基于Hydrus-1D模型的科爾沁沙地沙丘-草甸相間區(qū)土壤水分動態(tài)模擬
發(fā)布時間:2021-11-12 03:24
土壤水分是干旱半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境的主要限制性因子,研究科爾沁沙地流動沙丘和草甸地土壤水分動態(tài)規(guī)律有助于荒漠化地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和保護。以2018年5月25日至10月31日為研究期,利用土壤各項實測參數(shù)和氣象數(shù)據(jù),評價Hydrus-1D模型在科爾沁沙地的適用性,并揭示科爾沁沙丘-草甸相間區(qū)土壤水分分布特征,重點分析研究區(qū)流動沙丘200 cm剖面和草甸地80 cm剖面土壤水分的動態(tài)規(guī)律。結(jié)果表明:研究區(qū)典型土地類型流動沙丘和草甸地土壤水分模擬值和實測值的決定系數(shù)均高于0.76,均方根誤差0.01~0.02 cm3·cm-3;在土壤剖面上具有明顯的分層結(jié)構(gòu),流動沙丘分為3層,即0~20 cm為干沙層,20~120 cm為活躍層,120~200 cm為穩(wěn)定層,其中40 cm土壤水分波動性最大;草甸地分為2層,即0~40 cm為活躍層,40~80 cm為穩(wěn)定層,主要受降雨、蒸散發(fā)和地下水位影響;流動沙丘和草甸地降雨與表層土壤水分呈極顯著相關(guān),降雨量與地下水位變化僅草甸地呈顯著正相關(guān);在整個研究期內(nèi),流動沙丘土壤水分儲量變化量為12.6 mm,土壤實際蒸發(fā)量...
【文章來源】:中國沙漠. 2020,40(02)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:11 頁
【部分圖文】:
流動沙丘降雨量、土壤水分、地下水位、底部通量變化過程
圖6 流動沙丘降雨量、土壤水分、地下水位、底部通量變化過程流動沙丘地下水位較深,降雨事件后,無明顯的變化規(guī)律,在整個研究期內(nèi)呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢,但深層土壤水分對強降雨具有一定的響應(yīng)關(guān)系,且降雨入滲補給具有一定的滯后性,滯后期為4 d。由圖7可知,草甸地表層土壤水分與降雨具有較好的一致性,降雨入滲速率相對于流動沙丘較為緩慢,深層土壤水分長期處于接近飽和狀態(tài),對降雨響應(yīng)不明顯。地下水位與降雨量具有較強的相關(guān)性,降雨量越大,地下水位抬升幅度越大。
研究區(qū)位于通遼市科爾沁沙地東南邊緣阿古拉生態(tài)水文試驗站(43°18′48″—43°21′24″N,122°33′00″—122°41′00″E,面積55 km2,圖1),屬于溫帶半干旱大陸性季風氣候,春季干旱多風,夏季炎熱且雨量集中,秋季涼爽短促,冬季寒冷漫長。多年平均降水量為389 mm,80%的降雨量集中于6—9月;多年平均潛在蒸發(fā)量為1 412 mm(20 cm口徑蒸發(fā)皿),蒸發(fā)集中在4—9月。年平均氣溫及相對濕度分別為6.6 ℃、55.8%。地貌特點為流動、半流動、半固定與固定沙丘、沙質(zhì)草甸及耕地相間分布,其中沙丘起伏變化大,類型多樣,所占面積大。研究區(qū)地勢自西向東逐漸降低,南北高翹,中間低平,海拔186~232 m。風沙土是研究區(qū)面積最大的土類,其次是草甸土、暗棕壤土、黑鈣土等。植被種類較為豐富,主要有沙生植被小葉錦雞兒(Caragana microphylla)、黃柳(Salix gordejevii)、差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)等,草甸植被蘆葦(Phragmites australis)、走莖燈心草(Juncus amplifolius)、羊草(Leymus chinensis)等。1.2 野外調(diào)查與數(shù)據(jù)采集
【參考文獻】:
期刊論文
[1]不同植被蓋度沙質(zhì)草地生長季土壤水分動態(tài)[J]. 王明明,劉新平,李玉霖,車力木格,羅永清,孫珊珊,魏靜. 中國沙漠. 2019(05)
[2]基于Shuttleworth-Wallace模型的科爾沁沙地流動半流動沙丘蒸散發(fā)模擬[J]. 包永志,劉廷璽,段利民,王冠麗,童新. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2019(03)
[3]陜西不同區(qū)域蘋果林土壤水分動態(tài)和水分生產(chǎn)力模擬[J]. 郭復(fù)興,常天然,林瑒焱,王延平,穆艷. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2019(02)
[4]HYDRUS-1D模型模擬渭北旱塬深剖面土壤水分的適用性[J]. 李冰冰,王云強,李志. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2019(02)
[5]不同降雨條件下坡面土壤水分入滲過程研究與模擬[J]. 劉小璐,魯克新,李鵬,徐國策,程圣東,白璐璐,魏芳. 干旱區(qū)資源與環(huán)境. 2018(11)
[6]冬小麥不同深度灌水條件下土壤水分運動數(shù)值模擬[J]. 郭向紅,孫西歡,馬娟娟,雷濤,鄭利劍,王璞. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2018(08)
[7]寧夏東部荒漠草原灌叢引入下土壤水分空間異質(zhì)性[J]. 趙亞楠,周玉蓉,王紅梅. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2018(11)
[8]基于SHAW模型的科爾沁草甸地凍融期土壤水熱鹽動態(tài)模擬研究[J]. 王馳,劉小燕,劉巧玲,劉廷璽. 水土保持通報. 2017(05)
[9]南方丘陵區(qū)多層土壤結(jié)構(gòu)水平和垂向滲流特征試驗與模擬研究[J]. 邵東國,楊霞,徐保利,顧文權(quán). 水利學(xué)報. 2017(07)
[10]基于HYDRUS-1D模型的不同生物滯留池中水分及溶質(zhì)運移特征模擬[J]. 李家科,趙瑞松,李亞嬌. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2017(11)
本文編號:3490068
【文章來源】:中國沙漠. 2020,40(02)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:11 頁
【部分圖文】:
流動沙丘降雨量、土壤水分、地下水位、底部通量變化過程
圖6 流動沙丘降雨量、土壤水分、地下水位、底部通量變化過程流動沙丘地下水位較深,降雨事件后,無明顯的變化規(guī)律,在整個研究期內(nèi)呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢,但深層土壤水分對強降雨具有一定的響應(yīng)關(guān)系,且降雨入滲補給具有一定的滯后性,滯后期為4 d。由圖7可知,草甸地表層土壤水分與降雨具有較好的一致性,降雨入滲速率相對于流動沙丘較為緩慢,深層土壤水分長期處于接近飽和狀態(tài),對降雨響應(yīng)不明顯。地下水位與降雨量具有較強的相關(guān)性,降雨量越大,地下水位抬升幅度越大。
研究區(qū)位于通遼市科爾沁沙地東南邊緣阿古拉生態(tài)水文試驗站(43°18′48″—43°21′24″N,122°33′00″—122°41′00″E,面積55 km2,圖1),屬于溫帶半干旱大陸性季風氣候,春季干旱多風,夏季炎熱且雨量集中,秋季涼爽短促,冬季寒冷漫長。多年平均降水量為389 mm,80%的降雨量集中于6—9月;多年平均潛在蒸發(fā)量為1 412 mm(20 cm口徑蒸發(fā)皿),蒸發(fā)集中在4—9月。年平均氣溫及相對濕度分別為6.6 ℃、55.8%。地貌特點為流動、半流動、半固定與固定沙丘、沙質(zhì)草甸及耕地相間分布,其中沙丘起伏變化大,類型多樣,所占面積大。研究區(qū)地勢自西向東逐漸降低,南北高翹,中間低平,海拔186~232 m。風沙土是研究區(qū)面積最大的土類,其次是草甸土、暗棕壤土、黑鈣土等。植被種類較為豐富,主要有沙生植被小葉錦雞兒(Caragana microphylla)、黃柳(Salix gordejevii)、差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)等,草甸植被蘆葦(Phragmites australis)、走莖燈心草(Juncus amplifolius)、羊草(Leymus chinensis)等。1.2 野外調(diào)查與數(shù)據(jù)采集
【參考文獻】:
期刊論文
[1]不同植被蓋度沙質(zhì)草地生長季土壤水分動態(tài)[J]. 王明明,劉新平,李玉霖,車力木格,羅永清,孫珊珊,魏靜. 中國沙漠. 2019(05)
[2]基于Shuttleworth-Wallace模型的科爾沁沙地流動半流動沙丘蒸散發(fā)模擬[J]. 包永志,劉廷璽,段利民,王冠麗,童新. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2019(03)
[3]陜西不同區(qū)域蘋果林土壤水分動態(tài)和水分生產(chǎn)力模擬[J]. 郭復(fù)興,常天然,林瑒焱,王延平,穆艷. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2019(02)
[4]HYDRUS-1D模型模擬渭北旱塬深剖面土壤水分的適用性[J]. 李冰冰,王云強,李志. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2019(02)
[5]不同降雨條件下坡面土壤水分入滲過程研究與模擬[J]. 劉小璐,魯克新,李鵬,徐國策,程圣東,白璐璐,魏芳. 干旱區(qū)資源與環(huán)境. 2018(11)
[6]冬小麥不同深度灌水條件下土壤水分運動數(shù)值模擬[J]. 郭向紅,孫西歡,馬娟娟,雷濤,鄭利劍,王璞. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2018(08)
[7]寧夏東部荒漠草原灌叢引入下土壤水分空間異質(zhì)性[J]. 趙亞楠,周玉蓉,王紅梅. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2018(11)
[8]基于SHAW模型的科爾沁草甸地凍融期土壤水熱鹽動態(tài)模擬研究[J]. 王馳,劉小燕,劉巧玲,劉廷璽. 水土保持通報. 2017(05)
[9]南方丘陵區(qū)多層土壤結(jié)構(gòu)水平和垂向滲流特征試驗與模擬研究[J]. 邵東國,楊霞,徐保利,顧文權(quán). 水利學(xué)報. 2017(07)
[10]基于HYDRUS-1D模型的不同生物滯留池中水分及溶質(zhì)運移特征模擬[J]. 李家科,趙瑞松,李亞嬌. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2017(11)
本文編號:3490068
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