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贵州喀斯特区域土壤水分时空分布特征 总被引：1，自引：0，他引：1
基于贵州喀斯特区域2011-2015年53个自动土壤水分观测站0~100 cm的逐日土壤水分、降水、气温资料,分析了不同农业气候区土壤水分时空分布特征、变异系数以及土层之间的相关关系。得出以下主要结论:（1）各区土壤水分的范围总体相差较小,据 0~100 cm层土壤水分相对小值区的分布形态,可分为持续性土壤干旱区、季节性土壤干旱区、土壤湿润区。（2）依据各区土壤水分的变异系数相对大值区的时空分布形态类似可分为变异一致区、季节变异区及持续变异区。（3）通过10~50 cm对其下层土壤水分的关系研究发现,温暖湿润区、温和湿润区、高寒区研究土层（10~50 cm）与其下层（20~90 cm）土壤水分相关系数均>0.60,其余各区土层只与其下20~40 cm土层相关系数较大,而对其下更深土层相关系数较小;从滑动日数来看,各区10~50 cm土层与其下10~20 cm、30~50 cm、60~100 cm层最大相关系数的滑动日数随深度的增加而增加,分别为3~10日、10~20日、20~30日。（4）通过对比各区土壤水分与其变异系数分布特征发现,土壤水分的低值区发生的层次及时间与变异系数大值区基本相对应,土壤水分的变化除与降水、气温直接关系外,还可能与土质及环境等其他要素有关。 相似文献
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土壤水分是喀斯特地区植被恢复和生态环境建设的关键性限制因素。选取贵阳市花溪区为研究对象,基于2013年和2015年土壤水分定位监测数据,分析了研究区土壤水分的动态变化规律。结果表明:(1)土壤剖面水分的垂直变化具有明显层次;基于标准差和变异系数两个指标,采用聚类分析将2013年和2015年研究区土壤水分垂直变化层次分为活跃层(0~10cm),次活跃层(10~30cm)和相对稳定层(30~100cm)。(2)土壤水分的动态变化主要受降雨与蒸散作用的综合影响;10~30cm土层由于没有与外部环境直接接触受其影响相对降低,同时降雨的入渗与蒸散作用的减弱,使该层次土壤水分分布范围广、停留时间长,较能准确地反映其受降雨和蒸发的影响。(3)土壤水分的动态变化具有明显季节性;2013年和2015年春季(3-5月)和冬季(12-2月)为土壤水分的补给期,夏季(6-8月)和秋季(9-11月)为土壤水分的消耗期。 相似文献
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流动沙丘水分深层入渗量与降雨的关系 总被引：3，自引：0，他引：3
为分析流动沙丘水分深层入渗与降雨的关系,采用YWB-01型水分深层渗漏记录仪,运用土壤水动力学原理,研究了毛乌素沙地流动沙丘降雨入渗水分传递过程及地表以下150 cm深度入渗补给特征.结果表明:流动沙丘深层土壤水分来源主要为降雨入渗,2010年入渗补给量为141.4 mm,2011年为355.8 mm,分别占同期降雨量的55.1%和68.2%.深层入渗主要补给期为5—11月,期间补给量占全年总量的95%.当土壤水分条件保持在田间持水量范围之内时,降雨过程对土壤150 cm深度的补给作用主要受降雨量和降雨强度的影响,入渗量与降雨量呈极显著正相关(P<0.01),降雨通常在30~48 h后渗透补给到150 cm深层土壤,入渗补给速率在前3~5 h呈快速上升趋势,3~8 h左右达到最大值,此后缓慢下降,整个入渗补给过程可以持续96 h以上. 相似文献
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干旱区植被盖度增加对降水入渗补给地下水的影响——试验研究与数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
随着西北旱区生态恢复工程的实施,该区生态环境持续改善,植被盖度不断增加。但植被冠层截留与蒸腾耗水加剧了包气带水分的亏空程度,减小了降雨对地下水的补给。采用原位试验方法,分析了植被覆盖区和裸土区不同深度土壤水势的变化规律。结果表明,受蒸发和蒸腾的共同作用,植被覆盖区平均土壤水势(-74k Pa)远低于裸土区(-16k Pa),且变化剧烈,土壤水以向上运动为主。而裸土区土壤水势高,变化小,40cm以下土壤水向下运移,因此可以持续补给地下水。采用Hydrus-1D软件进行了长序列土壤水数值模拟,定量分析了植被盖度增加与地下水补给的关系。数值模拟结果表明,在裸土条件下,降雨对地下水的补给量介于82~333mm/a之间,平均值为197mm/a,平均降水入渗补给系数为0.53。而在植被覆盖的情况下,地下水的补给量几乎为0。最后,从植被蒸腾耗水和冠层降水截留2个方面讨论了旱区植被盖度增加对降雨入渗补给地下水的影响,提出了旱区水与生态和谐发展的建议。 相似文献
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基于Laio土壤水分动态随机模型(Laio模型),利用2006-2010年5~9月土壤水分连续监测数据及日降水资料,分析科尔沁沙地固定沙丘和沙质草地生长季根系层土壤水分动态及其与降水格局的关系,研究点尺度土壤水分概率密度函数,并对Laio模型涉及的13个参数进行了敏感性分析。结果表明:① 研究区年降水的季节分配极不均匀,主要集中在4~10月的生长季,占全年降水量的93%;0~5 mm降水事件占全年降水事件的73%,但其降水量只占全年降水量的25%;降水间隔期以0~10 d为主,占全年无降水期的38%,其频数最高,占全年间隔期频数的87%。② 固定沙丘和沙质草地根系层厚度分别为0~100 cm和0~70 cm,沙质草地根系层土壤水分显著高于固定沙丘;两类沙地7月份的土壤水分都显著高于生长季其他月份。③ 两类沙地生长季根系层土壤水分均服从正态分布;通过Laio模型得到了两类沙地生长季根系层土壤水分概率密度函数p(s),其峰值及峰值出现的位置和峰的阔度均与观测结果很接近,说明Laio模型能对科尔沁沙地土壤水分概率密度函数进行较好的模拟。④ Laio模型涉及的13个参数中,对p(s)最为敏感的参数是降水频率λ、平均降水量α、最大蒸散量Emax、水分胁迫点s*和凋萎系数sw,主要影响p(s)曲线的峰值。 相似文献
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通过网格(10m×10m)取样,用地统计学方法研究了青藏高原高寒草甸覆盖区域(110m×90m)浅层剖面(0~40cm)土壤水分的空间异质性特征。结果表明:在高寒草甸覆盖区0~30cm深度范围内,土壤水分均存在高度空间异质性,其中87.3%~74.9%的空间异质性是由空间自相关部分引起的,主要体现在201m以下尺度,10m以下随机因素对空间异质性作用较小;30~40cm土壤水分空间异质性由10m以下尺度随机因素导致的占42.3%,而自相关部分的空间异质性(57.7%)体现在10~87.2m尺度。随土层深度的增加,分维数D有逐渐增大的趋势,说明随深度增加高寒草甸区土壤水分自相关空间异质性程度在降低,而随机因素导致的空间异质性程度在增加。从4层的C0/(C+C0)值来看,10~20cm这一层的值最小,表明在这一层的系统变量的空间自相关性程度最高。说明高寒草甸区0~30cm土层的土壤水分含量是受降水、植被发育、根系分布、土壤特性和人为干扰等影响,其空间异质性主要受自相关因素控制,而30cm以下的土壤水分受自相关因素和随机因素共同控制。 相似文献
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黏性土的渗透系数极低，水分及溶质在黏性土中运移速率慢、耗时长，本次研究通过分析大别山区-江汉平原三水转换野外科学试验场（下文简称"试验场"）ZK1、ZK2钻孔剖面土壤水、大气降雨D、18O同位素测试数据与孝感站（站号57482）多年年降雨量数据，确定了厚层黏性土土壤水入渗补给年份与深度的对应关系。结果表明：试验场区黏性土垂向岩性差异较小，无明显分层现象，土壤水分以"活塞流"的方式向下运移，夏、秋季的大气降雨为土壤水的主要补给来源；ZK1（取样间隔0.5~2.7 m，深度15 m）的土壤水δD、δ18O值随着埋深的增大出现周期性的波动，ZK2（取样间隔0.1 m，深度6.2 m）的土壤水δD、δ18O值随着埋深的增大出现分层波动现象；确定了黏性土层0~6.2 m深度对应的降雨入渗补给年份，并通过18O的峰值位移法计算得出降雨入渗补给在黏性土层的垂向运移速度为10.8~15.0 cm/a，年均入渗补给量为43.1~58.1 mm，占多年年均降雨量的4.01%，推算出降雨入渗补给需要近130年的时间才能穿透试验场厚层黏性土补给至地下水含水层，表明该厚层黏性土的防污性能良好。本研究所揭示大气-土壤界面下黏性土土壤水分入渗迁移历史演化特征及补给年际对应关系，对江汉平原区地下水环境保护、生态环境改善、旱涝灾害防治等具有重要意义。 相似文献
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基于清水河平原头营和黑城试验场降雨(灌溉)入渗过程土壤水分运移观测试验数据的分析研究,笔者应用能量观点描述了包气带水分运移的分带性、降雨(灌溉)入渗补给地下水的水分条件和地下水入渗补给过程的基本特征。应用蒸散量模型、土壤水分通量模型,计算了作物生长期的蒸发蒸腾量、土壤贮水量的变化量、400cm深度处的土壤水分渗漏量及渗漏系数。从多年的角度分析了深层土壤水分渗漏量、渗漏系数与地下水入渗补给量和补给系数的关系。它对分析降雨(灌溉)入渗对地下水的补给过程和定量分析地下水入渗补给量、入渗补给系数具有重要价值。 相似文献
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典型岩溶山坡土壤剖面水分对降雨响应过程研究 总被引：4，自引：1，他引：3
为揭示岩溶石山山坡降雨入渗补给机制,选取典型岩溶石山山坡土壤剖面为研究对象,于2015年7-10月期间对不同深度土壤水分进行高分辨率连续监测,研究典型场雨条件下土壤剖面水分对降雨的响应过程,分析土壤剖面水分的动态变化规律及其可能影响因素。研究结果表明:土壤剖面水分对降雨的响应受前期土壤含水量、降雨量、降雨强度的影响,还与土壤所处的地形地貌有关;表层土壤水分对首次次降雨响应的滞后时间与前期土壤含水量有关,响应时间在0.5~4.75 h之间,旱季响应时间比雨季长;降雨阈值是引起土壤水分降雨响应的重要条件,旱季6 mm降雨量是土壤水分响应的降雨阈值。当降雨量补充土壤水分亏缺后,土壤剖面水分对降雨响应迅速,响应时间最小为0.25 h,不同深度土壤水分对降雨的响应时间一致,说明下层土壤水分可能受到优先流或侧向径流补给影响。土壤含水量的变化幅度随土层深度的增加而减小,不同深度土壤水分变化主要受土壤-大气界面、土壤-植被、土壤-基岩界面控制下的气候条件、植被蒸散发和介质渗透性差异影响。 相似文献
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黔中典型喀斯特地区土壤水分时空特性分析 总被引：7，自引：1，他引：6
土壤水分是岩溶山区植被恢复和生态环境建设的关键性限制因素.利用黔中喀斯特普定石漠化研究基地的采样分析数据,用回归模型分析了不同利用类型(坡面、洼地)0～50cm土壤水分的动态变化规律;探讨了土壤水分空间变化的影响因子.结果表明,坡面和洼地土壤水分呈现弱变异特征,其中坡面土壤水分变异程度相对较大,变程分别是30.4～24.5和30.4～26.2.在剖面上,两者的垂直变异趋势大致相反,坡面土壤水分变异系数随土层的加深而增大;而洼地由于受外界自然条件的干扰相对较小,变异系数随着土层深度的增加而减小,而且其中的不同土地利用类型都是在40～50cm处达到最小.研究显示,植被覆盖度提高后土壤总体上朝着有利于水分保蓄和植被恢复的方向转变. 相似文献
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岩溶断陷盆地不同海拔植物水分利用效率分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为探讨不同海拔高度的养分、环境要素与植物水分利用效率变化的关系，以岩溶断陷盆地云南小江流域的乔木、灌木、草本为研究对象，分析水分利用效率和叶片养分浓度随海拔的变化情况。结果表明:（1）研究区内海拔2 000 m处的草本植物的叶片δ13C值最高，2 200 m处的乔木的叶片δ13C值最低；（2）海拔高度对乔木、灌木的植物水分利用效率影响大于草本植物，草本植物的水分利用效率随海拔高度的变化甚微，两者之间的拟合度较小；高值区出现在海拔为2 200 m处的乔木；低值区出现在海拔为2 000 m处的草本植物；（3）不同海拔水分利用效率与叶片N、P浓度的相关性较弱（与叶片的N浓度呈弱正相关，与叶片的P浓度呈弱负相关）；（4）不同海拔水分利用效率与各气候因子的相关性较弱，与多年平均气温、多年平均降雨量、多年平均日照时数均呈弱正相关。 相似文献
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兰州新区位于黄土高原西段， 为典型干旱区， 道路修建形成了许多坡度大于30°的工程开挖边坡。在边坡上重建植被对改善局地景观和防治水土流失具有重要的作用， 而坡面土壤水分状况对植被重建影响重大。选择3种整地类型（条形坑、 圆形坑和原状坡样地）， 研究兰州新区黄土工程开挖边坡植被重建的初期土壤水分状况， 结果表明： 3种整地类型中条形坑的土壤水分条件最好， 与圆形坑、 原状坡样地土壤水分存在显著差异（P<0.05）。不同灌溉频率下原状坡样地0 ~ 20 cm土层土壤含水量较低， 20 ~ 50 cm土层土壤含水量较高。土壤含水量的变异系数随土层深度的增加而减小， 随灌溉频率的降低而增加。在边坡植被重建初期， 需把土壤水分维持在8.4% ~ 10.8%， 即田间持水量的38% ~ 49%， 才能保证植物正常生育生长。当栽植的植被根系长度大于10 cm时， 可考虑将喷灌频率从每天喷灌改为隔天喷灌， 否则植物有死亡的风险。研究结果可为类似的黄土边坡植被恢复和生态建设提供参考。 相似文献
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鄂西岩溶槽谷区洼地的水位响应特征及产流阈值估算 总被引：1，自引：0，他引：1
以湖北省兴山县黄粮镇刘家坝和龙湾两处岩溶洼地作为研究对象，利用其降雨、水文和土壤水等监测数据，探讨灌入式补给条件下洼地汇流的水位响应特征和产流特点，并基于降雨量和洼地内明渠流量的关系，采用数学拟合方程，估算两处洼地的降雨产流阈值，进而分析了影响产流阈值的因素。结果表明:降雨强度增大，产流阈值减小；土壤前期含水率越大，越有利于坡面产流；落水洞和岩溶泉水位与降雨有较好的同步响应关系，水位变化曲线随雨强大小分别表现出“陡升陡降”和“缓升缓降”的特点；刘家坝和龙湾洼地的产流阈值分别为7.4 mm和10.6 mm。 相似文献
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岩溶断陷盆地“盆-山”耦合地形影响下的气候特征及其对石漠化生态恢复的影响探讨 总被引：1，自引：1，他引：0
掌握石漠化山区受海拔影响的气候特征的垂直差异,能够对岩溶山地气候及其影响下的水热组合条件有更为科学的认识,对石漠化演变研究和综合治理有重要意义。本文通过在典型石漠化山区（云南蒙自断陷盆地区）沿盆地、坡地到山区设立三个小型气象观测站获取山地垂直剖面的气象数据,从月（季）、日尺度分析石漠化山区“盆-山”耦合地形的气候垂直特征及其对石漠化生态恢复的可能影响,结果表明:（1）观测剖面是当地主导风东南风的背风坡,年降雨量高原面（1 027.4 mm）>盆地（662.6 mm）>坡面（574.4 mm）;且 “山谷风”效应显著,白天吹谷风,降雨比例更大。地形起伏使盆地降雨年变异系数达152.36%,远大于坡面（113.81%）与高原面（99.36%）,地形放大了垂直方向的“干湿”差异,区域干燥指数:盆地（1.74）>坡面（1.70）>高原面（0.88）。（2）垂直方向水汽差异使高原面年太阳辐射量（5 492 MJ·m-2）略小于盆地（5 817 MJ·m-2）。同时盆地与高原面气温垂直梯度达0.74 ℃·100 m-1,因此在光热条上存在明显的垂直差异。（3）垂直气候特征对石漠化生态恢复的影响具体表现在:①年内降雨集中,结合坡度较陡的地形易加速水土流失;②降雨量少,且集中在日间,强烈的蒸发易加剧土壤水分亏缺,不利于植被恢复。③研究区水分缺乏,因此在植被恢复治理中应选择耐旱的作物,同时要考虑垂直方向的光热条件差异,盆地选择喜光热作物,海拔高的地区选择喜温凉的作物。 相似文献
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R. K. Dubey J. A. Dar Gyan Prakash Satyam 《Journal of the Geological Society of India》2018,91(6):704-710
Slope stability has been identified as a major obstacle to construction in the rapidly developing countries of Indonesia and Malaysia. In these countries, slope failure has been identified as one of the most commonly occurring natural disasters, leading to financial losses and deaths. Slope failure is often related to prolonged rainfall events where rainfall infiltration increases pore water pressure, reducing soil strength. This failure mechanism will accelerate with the existence of cracks, which are usually caused by differential settling, drying and shrinking of soil, and associated construction activities, among other causes. The existence of cracks on slopes usually provides an easy pathway for rainfall infiltration into soil, allowing rain to infiltrate to deeper layers than in the absence of cracks. The moisture content in deep layers is therefore higher in cracked slopes than in slopes without cracks. To address this issue, we investigated the effects of cracks on slope stability when subjected to rainfall. The influence of crack location, depth, size, and direction on pore water pressure distribution and slope stability was studied by imposing different rainfall intensities. Analysis of seepage and stability were conducted using the GEO STUDIO 2007 softwares SEEP/W and SLOPE/W. Results suggested that pore water pressure and slope stability were influenced by the existence of cracks. Analysis showed that slope factors of safety decreased sharply when cracks were located adjacent to the slope crest, as compared to when cracks were located in the middle of the slope. Furthermore, slope factors of safety decreased with increasing crack depth. Pore water pressure and slope factors of safety decreased further when slopes were subjected to small rainfall intensities for long periods, as compared to when slopes were subjected to high rainfall intensities for short periods. The present study shows that study of cracks should be an integral part of the slope stability analysis. 相似文献
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Landslide-prone slopes in earthquake-affected areas commonly feature heterogeneity and high permeability due to the presence of cracks and fissures that were caused by ground shaking. Landslide reactivation in heterogeneous slope may be affected by preferential flow that was commonly occurred under heavy rainfall. Current hydro-mechanical models that are based on a single-permeability model consider soil as a homogeneous continuum, which, however, cannot explicitly represent the hydraulic properties of heterogeneous soil. The present study adopted a dual-permeability model, using two Darcy-Richards equations to simulate the infiltration processes in both matrix and preferential flow domains. The hydrological results were integrated with an infinite slope stability approach, attempting to investigate the hydro-mechanical behavior. A coarse-textured unstable slope in an earthquake-affected area was chosen for conducting artificial rainfall experiment, and in the experiment slope, failure was triggered several times under heavy rainfall. The simulated hydro-mechanical results of both single- and dual-permeability model were compared with the measurements, including soil moisture content, pore water pressure, and slope stability conditions. Under high-intensity rainfall, the measured soil moisture and pore water pressure at 1-m depth showed faster hydrological response than its simulations, which can be regarded as a typical evidence of preferential flow. We found the dual-permeability model substantially improved the quantification of hydro-mechanical processes. Such improvement could assist in obtaining more reliable landslide-triggering predication. In the light of the implementation of a dual-permeability model for slope stability analysis, a more flexible and robust early warning system for shallow landslides hazard in coarse-textured slopes could be provided. 相似文献
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典型岩溶峰丛洼地坡面土壤水分空间变异性 总被引：3，自引：1，他引：2
采用网格法测量典型坡面上旱季（12月）和雨季（5月）的表层(0~5 cm)土壤含水量,以地统计学方法分析其空间变异性,结果表明:（1）与单一土地利用坡面相比,人为扰动强、土地利用多样的岩溶峰丛坡地表层土壤含水量表现为坡上未被扰动的自然植被区明显高于坡下人为改造的区域;旱季时坡地林地表层土壤平均含水量（32.8%）明显高于位于坡下的梯田空闲地（24.2%）、梯田橘园（20.0%）、梯田菜园（22.0%）、坡地裸地（23.5%）;雨季时,坡地裸地（30.2%）和梯田橘园（32.1%）有明显增大,梯田空闲地（17.8%）剧烈减小,坡地林地（32.2%）土壤含水量依然最高;（2）旱、雨季整个坡面上空间结构比分别为21.0%、8.7%,表现为雨季的空间相关性更好;旱、雨季表层土壤含水量变异系数分别为20.1%和31.7%,属中等程度变异;雨季表层土壤含水量的变程（77.5 m）显著高于旱季（8.0 m）,雨季的土壤含水量具有较好的空间变异结构;（3）裸岩周围空间的土壤含水量随与裸岩的距离增大而减小,梯田石坎周围空间的土壤含水量随与梯田石坎的距离增大而递减。 相似文献
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散粒体斜坡多发育于我国西部山区,由块度不一、黏粒含量较少的碎砾石土组成,由于胶结性差,遇雨水冲刷、风吹或人畜踩踏易失稳。传统坡面防护技术包括拦挡锚固和土工材料与植被构筑,新型护坡技术是结合了岩土材料加固和生态环境两方面所提出的新方法。本文中该新技术是指将浓度1.3%的改性钠羧甲基纤维素与边坡表层土拌合,后掺入植物纤维,喷洒到坡表形成加固层;加固层表面喷洒草籽,以达到边坡防护的目的。文章选择传统的护坡方法（格构和三维网）和新型土壤改良方法结合植草绿化技术对室外某散粒体斜坡进行加固处理,以天然斜坡为参照,统计降雨冲刷和径流冲刷后边坡表面侵蚀破坏、入渗和植被破坏特征,对比不同护坡方式的应用效果。试验结果表明:每个斜坡辅之相同的植草条件下,对比降雨和放水冲刷试验后各边坡的侵蚀破坏特征可以发现,材料改良植草边坡侵蚀弱,产沙量小,作用层能减缓雨水下渗,提高植被存活率和降低植被倒伏率,其效果优于三维网植草护坡和格构植草护坡。 相似文献
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The features of soil erosion and soil leakage in karst peak-cluster areas of Southwest China 总被引：2，自引：0，他引：2 
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下载免费PDF全文 Through utilizing water flow monitoring, rock scratching, soil wood piles and radionuclide 137Cs tracing in the Longhe karst ecological experimental site (hereinafter referred to“Longhe site”), Pingguo County, Guangxi Province, the features and values of soil erosion and soil leakage in different geomorphologic locations and land uses in the karst peak-cluster depressions are showed clearly. There are four kinds of geomorphologic locations in the karst peak-cluster depression, namely peaks, strip, slopes and depression. The soil leakage modulus in the peaks and strips respectively occupy 92.43% and 96.24% of the total mean soil erosion modulus at experimental sites. On the slope, soil leakage accounted for about 75%. At the bottom of depression, surface water was the main factor of soil erosion, and at last most soil leaked into underground rivers from sinkholes. The total soil erosion modulus and the contribution rates of relative surface soil erosion in regard of peaks, slopes and depressions gradually increased. There are also five major types of land use in the karst peak-cluster depressions, farmland, Kudingcha tea plantations, young Lignum Sappan fields, shrub-grassland and pastures. The soil erosion modulus of slope farmland has the highest value with an increasing trend year by year. But soil erosion modulus of other four land use types decreased by year, which shows the “grain for green” will result in better soil protection. By handling with rocky desertification and ecological rehabilitation in Longhe site, the mean soil erosion modulus of the karst peak-cluster depression has decreased about 80% from 2003 to 2015. 相似文献