為研究毛烏素沙地地下水淺埋區(qū)降水入滲補給滯后響應(yīng)時間,確定補給滯后的影響因素,為該地水文生態(tài)保護(hù)與地下水資源評價提供科學(xué)依據(jù),以陜北毛烏素沙地風(fēng)沙灘區(qū)為研究區(qū),基于原位試驗數(shù)據(jù)和相關(guān)分析法,分析土壤含水率和地下水位對降水入滲的響應(yīng)機制,運用土壤水均衡分析探討降水入滲響應(yīng)與各影響因素的關(guān)系式。結(jié)果表明,小雨型降水土壤含水率響應(yīng)深度為0～10 cm,中雨型為10～90 cm,大雨型與暴雨型均> 90 cm。最大響應(yīng)深度z與降水量P顯著線性相關(guān)。在地下水位一定的前提下,隨著前期累計降水增大,當(dāng)前降水入滲響應(yīng)深度也增大,前期累計降水對當(dāng)前降水入滲的影響時段在144 h以內(nèi)。雨后土壤水分與地下水補給均存在滯后。入滲響應(yīng)滯后時間與土壤深度呈正比,與降水強度和土壤初始導(dǎo)水率的差成反比。 

【文章來源】：世界地質(zhì). 2019,38(02)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

含水率與降水序列Fig.1Timeseriesofwatercontentandprecipitation

2.2地下水位對降水的響應(yīng)無降水的時段，地下水位保持相對穩(wěn)定，只存在規(guī)則的日變化(圖2)。小雨對地下水位無影響，如6月25日降水5.2mm，水位并無變化。中雨大雨暴雨均會對地下水形成有效補給(如6月29日、7月3日、7月9日)，使得地下水位上升。試驗時段內(nèi)對地下水形成有效補給的降水統(tǒng)計可見表5。降水量越大，地下水位上升幅度越大。同時，相近降水條件下如7月3日降水(降水量21.2mm)與6月29日降水(共22.4mm)，通常水位埋深越小，土壤水分虧缺越小，地下水位上升幅度越大。圖2地下水位與降水序列Fig.2Timeseriesofgroundwaterlevelandprecipitation表5降水后地下水位波動Table5Groundwatertablefluctuationafterrainfall雨型大雨暴雨雨量/mm21.241.430.671.654.622.4水位上升/cm1.31.62.19.19.91.8水位埋深/cm降水前129.4129.5138.1145.3133.1121.6降水后128.1127.9136.0136.2123.2119.8降水之后，地下水位并不立即上升，從降水開始到地下水位開始上升的這段時間間隔稱為補給滯后時間;6月29日降水(共22.4mm)補給滯后時間為4h，7月3日降水(共21.2mm)補給滯后時間為5h;注意到這一滯后時間甚至小于地下30cm深處含水率響應(yīng)時間，表明場地中降水后存在不可忽視的優(yōu)勢流。優(yōu)勢流與場地附近分布的植被有關(guān)，樹干莖流與植物根系生長形成的優(yōu)勢通道造成部分區(qū)域入滲補給大大提前，使得地下水位快速響應(yīng)［6，20］。地下水位開始上升后，補給過程可以分為兩個階段。第一個階段是地下水位快速上升的階段，這一階段入滲補給量急劇增大，入滲補給速率較大。第二個階段?

17.1，這表明降水引發(fā)入滲響應(yīng)存在閾值，大于該值的降水才能造成土壤含水率響應(yīng)。但降水入滲響應(yīng)深度除受到次降水量影響外，還受到降水前土壤水分分布的影響［21］。圖3入滲響應(yīng)深度與降水量相關(guān)關(guān)系Fig.3Correlationbetweenresponsedepthandprecipi-tation圖4為10月6日21點發(fā)生的降水過程中剖面含水率分布情況(曲線已平滑處理)。雨前與重分布后曲線相交面積(灰色部分)即為土壤水分虧缺。只有當(dāng)本次降水量大于灰色部分與蒸發(fā)量之和時，地下水位處才會發(fā)生響應(yīng)，地下水獲得有效補給。因此，在計算地下水補給時，必須同時考慮降水前土壤水分實際分布與土壤持水能力。圖4降水入滲中的含水率變化示意圖Fig.4Schematicmapofwatercontentduringrainfallinfiltration對于特定埋深和巖性，θC為一確定曲線。由式(3)可知，前期累計降水越大，雨前土壤含水率越大，θC－θi越小，最大入滲響應(yīng)深度z也越大。2.4入滲響應(yīng)滯后時間的確定假設(shè)剖面含水率在降水前均勻分布，入滲過程中補給鋒面上部含水率也均勻分布，且整個入滲過程滿足活塞流假設(shè)，由水量平衡原理，總的入滲水量為［22］:∫θ0θizdθ=I(t)－K(θi)t(4)式(4)中，I(t)為累積入滲量，K(θi)為補給鋒面處導(dǎo)水率，t為入滲時間，z為剖面深度，θ0為補給鋒面以上含水率，θi為補給鋒面以下含水率即剖面初始含水率。在干旱地區(qū)或土壤滲透性較好地區(qū)，土壤入滲能力通常大于降水強度，此時有:I(t)=P(t)－E(t)(5)式(5)中，P(t)為累積降水量，E(t)為?

【參考文獻(xiàn)】：
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