【摘要】：黃土高原丘陵區(qū)水資源匱乏、生態(tài)環(huán)境脆弱、水土流失嚴重,直接威脅著該地區(qū)社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,而土壤水資源的匱乏更會影響植被生長和生態(tài)建設,使得生態(tài)環(huán)境進一步惡化。黃土高原土層深厚,地下水埋藏較深,因此降水是黃土高原丘陵區(qū)土壤水分的唯一來源,是限制植被生長的重要因子之一,同時也影響著坡面土壤水分消耗與補給過程。本文選取黃土高原丘陵區(qū)安塞徑流小區(qū)坡面作為研究區(qū)域,基于土壤水分在線監(jiān)測與不同土壤深度樣品采集,通過分析實測資料,采用灰色關聯(lián)分析法,研究了影響土壤水分動態(tài)變化的主要因素,闡明了土壤水分對降雨的響應規(guī)律,并結合Hydrus模型,模擬了不同降雨條件下土壤水分的變化特征,揭示了坡面土壤水分消耗與補償,為黃土高原丘陵區(qū)土壤水資源高效利用及植被恢復提供了科學依據(jù)。取得的主要研究結論如下:(1)基于實測資料分析了土壤水分對降雨的響應過程。研究發(fā)現(xiàn)土壤水分對不同降雨的最大響應深度有所不同,小雨最大可引起淺層(10～40cm)土壤水分增加,中雨最大可引起20～60cm 土層土壤水分增加,大雨則可補給深層土壤水分。研究在相同降雨條件下,坡耕地土壤水分對降雨的響應深度更深,響應速度更快,草地次之,林地的響應深度最淺,響應速度最慢,降雨量越大時,這種現(xiàn)象越突出。降雨過后土壤水分消退過程與土地利用類型、土壤質(zhì)地及降雨強度有關。降雨過后土壤水分消退呈現(xiàn)日變化趨勢,白天土壤水分消退速率增大,夜間土壤水分消退速率降低,坡耕地、林地、草地土壤水分的消退速率略有不同,土壤水分平均消退速率總體呈現(xiàn)為:草地坡耕地林地。(2)基于灰色關聯(lián)法分別分析了在無雨期和降雨期環(huán)境因素對土壤水分變化的影響。研究發(fā)現(xiàn)在無雨期,三種土地利用類型中淺層土壤水分最主要的影響因素是日平均相對濕度,而深層土壤水分最主要的影響因素是土壤溫度;在降雨期,三種土地利用類型土壤水分最主要的影響因素是土壤前期含水量,其次是日平均相對濕度。(3)利用HYDRUS-1D模擬不同降雨條件下的土壤水分入滲過程,經(jīng)驗證Hydrus模型可以較好的模擬研究區(qū)不同坡面的土壤水分變化過程,土壤水分模擬值與實測值評價指標R2均大于0.7,相對誤差均小于2.0%,模型能夠精確地反映出不同土地利用類型土壤水含量隨時間和深度的變化趨勢,證明模型可靠,可以適用于該地區(qū)�；谝羊炞C的模型模擬不同降雨情景下水分動態(tài)變化發(fā)現(xiàn),降雨強度、降雨歷時對土壤水分動態(tài)變化均有所影響,且不同降雨條件下水分入滲深度有所不同。(4)闡明了黃土丘陵區(qū)坡面土壤水分消耗與補償特征。土壤儲水量年內(nèi)變化可劃分為土壤水分消耗期(4月～6月)、土壤水分恢復期(7月～10月)及土壤水分穩(wěn)定期(11月～3月)三個時期。不同土地利用土壤水分虧缺表現(xiàn)出一定的季節(jié)性變化。不同土地利用類型4～6月,土壤儲水量虧缺度大小為草地林地坡耕地。7～10月土壤儲水量虧缺度大小為:林地草地坡耕地。雨季末三種土地利用類型土壤儲水量虧缺補償度均為正值,表明降雨對土壤水分的補償量大于土壤水分自身的消耗量,整個雨季土壤儲水虧缺均得到有效的補償。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S152.7
【圖文】：

技術路線圖

西安理工大學工程碩士專業(yè)學位論文2 研究區(qū)概況與計算方法2.1 研究區(qū)概況2.1.1 地理概況安塞縣位于陜西省北部，延安市正北，地處西北內(nèi)陸黃土高原腹地、鄂爾多斯盆地邊緣，地理范圍36°30′45″N～37°19′3″N、108°5′44″E～109°26′18″E，總土地面積為2950 km2。安塞縣屬典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地形地貌復雜多樣，境內(nèi)溝壑縱橫，梁峁遍布，溝壑密度為 47000 條/km2。試驗區(qū)安塞水土保持科學試驗站位于安塞縣后山，地理范圍36°51′15″N～36°51′19″N, 109°18′58″E～109°19′01″E，海拔 1012～1430m，地處延河支流杏子河下游的一級支溝內(nèi)。研究區(qū)的地理位置圖如圖 2-1。

水的持續(xù)時間，因此降水是導致土壤水分時空變異的主要因素，降水量、格局均會對土壤水分變化造成影響。于研究區(qū)2017年4～10月氣象數(shù)據(jù)及土壤水分實測數(shù)據(jù)，分析研究區(qū)降雨研究不同土地利用類型下土壤水分對降雨的響應特征，探究典型降雨下水析影響土壤水分變化的主要因素，為該區(qū)域土壤水資源研究提供科學依據(jù)區(qū)降雨特征區(qū) 3～10 月的降水占全年降水的 90%以上，降雨量、降雨歷時、降雨強間構成降雨格局[96]。根據(jù)張少康[97]有關安塞地區(qū) 1987 年～2016 年的年降果，該區(qū)氣象站近 30 年多年平均降水量為 485.0mm，近年來年降水量呈速度約為 3.3mm/a。降水量觀測資料，2017 年研究區(qū)年降水量為 485.6mm，與研究區(qū)多年平據(jù)降雨年型劃分標準為平水年[97]。圖 3-1 為 2017 年研究區(qū)逐月降水量柱以看出，2017 年月降水量最大的兩個月份分別為 8 月和 10 月，月降水 和 114mm；月降水量較小的月份為 1 月、11 月及 12 月，月降水量分別為 1mm。

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本文編號：2791808