【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(yán)重,直接威脅著該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(huì)影響植被生長和生態(tài)建設(shè),使得生態(tài)環(huán)境進(jìn)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(shí)也影響著坡面土壤水分消耗與補(bǔ)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(shí)測資料,采用灰色關(guān)聯(lián)分析法,研究了影響土壤水分動(dòng)態(tài)變化的主要因素,闡明了土壤水分對(duì)降雨的響應(yīng)規(guī)律,并結(jié)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(bǔ)償,為黃土高原丘陵區(qū)土壤水資源高效利用及植被恢復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。取得的主要研究結(jié)論如下:(1)基于實(shí)測資料分析了土壤水分對(duì)降雨的響應(yīng)過程。研究發(fā)現(xiàn)土壤水分對(duì)不同降雨的最大響應(yīng)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(bǔ)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(duì)降雨的響應(yīng)深度更深,響應(yīng)速度更快,草地次之,林地的響應(yīng)深度最淺,響應(yīng)速度最慢,降雨量越大時(shí),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(qiáng)度有關(guān)。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(guān)聯(lián)法分別分析了在無雨期和降雨期環(huán)境因素對(duì)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(duì)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(duì)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(yàn)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(shí)測值評(píng)價(jià)指標(biāo)R2均大于0.7,相對(duì)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(shí)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�(yàn)證的模型模擬不同降雨情景下水分動(dòng)態(tài)變化發(fā)現(xiàn),降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)對(duì)土壤水分動(dòng)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(bǔ)償特征。土壤儲(chǔ)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(fù)期(7月～10月)及土壤水分穩(wěn)定期(11月～3月)三個(gè)時(shí)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(chǔ)水量虧缺度大小為草地林地坡耕地。7～10月土壤儲(chǔ)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(chǔ)水量虧缺補(bǔ)償度均為正值,表明降雨對(duì)土壤水分的補(bǔ)償量大于土壤水分自身的消耗量,整個(gè)雨季土壤儲(chǔ)水虧缺均得到有效的補(bǔ)償。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S152.7
【圖文】：

技術(shù)路線圖

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文2 研究區(qū)概況與計(jì)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(fù)雜多樣，境內(nèi)溝壑縱橫，梁峁遍布，溝壑密度為 47000 條/km2。試驗(yàn)區(qū)安塞水土保持科學(xué)試驗(yàn)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(jí)支溝內(nèi)。研究區(qū)的地理位置圖如圖 2-1。

水的持續(xù)時(shí)間，因此降水是導(dǎo)致土壤水分時(shí)空變異的主要因素，降水量、格局均會(huì)對(duì)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(shí)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(duì)降雨的響應(yīng)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(xué)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(shí)、降雨強(qiáng)間構(gòu)成降雨格局[96]。根據(jù)張少康[97]有關(guān)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(hào)：2791808