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黑河流域临泽盐碱化草地网格尺度多层土壤水分时空稳定性分析 总被引：4，自引：0，他引：4
定量分析半干旱环境下盐碱化草地类型土壤水分的时间稳定性,是开展土壤水分尺度时空转换的前提,同时也是水文研究的重要组成部分。基于"黑河遥感—地面同步试验"干旱水文试验区临泽草地加密观测区16个土壤水分剖面的逐日持续观测数据,利用平均相对偏差及相关系数方法,对网格尺度上多层土壤水分的时间稳定性进行了分析。初步表明:①在土壤水分监测点布设上,在相对长的时期内,能代表网络水平上平均土壤水分最优观测的点是存在的,最优观测点位置的选择需要先密后稀,并根据事先的加密观测结果进行稳定性分析,保留平均相对偏差接近于0且其标准差最小的点开展长期观测。②在90 m×90 m的网格尺度上,土壤水分的空间结构在40 cm深度以上各层的时间稳定性是类似的,但稳定程度不同,表层最不稳定。在40 cm以下基本上趋于稳定,空间异质性降低。③研究区所在环境下网格尺度土壤水分空间分布在时间上强烈相关,观测刚开始的几天与其它时期的相关性比较低,在平稳期相关性较好,不稳定性主要由降水或灌溉事件引起。同时,由于环境的复杂性及观测的误差,这种特殊类型土壤水分的时间稳定特征还需要进一步研究。 相似文献
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内陆河流域水文过程研究的一些科学问题 总被引：5，自引：0，他引：5
水科学研究的发展，对水文科学提出了新的挑战，即如何在流域、区域和全球尺度进行学科交叉、综合集成和协同研究，从而更全面地认识水在地球资源和环境变化中的作用，认识水圈及其与大气圈、岩石圈和生物圈的相互作用。为了解内陆河流域水文循环和水量平衡各分量之间的变化和转化关系及其与生态和环境之间的相互作用，以及对全球变化和人类活动的响应和反馈，基于内陆河流域上游山区径流形成区、中游人工绿洲水资源开发利用区和下游荒漠绿洲径流散失区的流域水文循环特征，从能水通量、生态和生物地球化学过程讨论了山区水文过程；从生态水文、尺度转换、阈值和反馈讨论了水文和植被的相互作用；从国外提出的关键作用带的概念讨论了内陆河流域地下水—土壤—植被作用层的水文过程。提出了开展内陆河流域水文过程观测和研究的基本框架。 相似文献
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水文土壤学面临的机遇与挑战 总被引：4，自引：0，他引：4
水文土壤学是以土壤发生学、土壤物理学和水文学为主的新兴交叉学科,综合研究不同时空尺度土壤与水的相互作用关系,在地球表层系统科学综合集成研究中具有特殊地位和重要作用。阐述了水文土壤学形成背景与内涵、学科与理论基础及研究进展,并展望未来面临的机遇与挑战。水文土壤学重点解决以下2个科学问题:①土壤结构及土壤—景观分布格局在不同时空尺度上如何主导和影响水文过程以及与其相关的生物地球化学循环和生态系统演变;②景观系统水文过程如何影响土壤发育、演变、异质性及其功能。水文土壤学面临研究方法和理论创新、多尺度综合观测网络体系构建及人才培养等方面的挑战。 相似文献
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生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域，其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理，探索各种植被的生态水文作用过程。近年来，生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域，同时，生态水文学的研究十分注重尺度效应，把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所，开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究，是生态水文学研究最具活力的方向，其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型，并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。 相似文献
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基于块克里金的土壤水分点观测向像元尺度的尺度上推研究 总被引：3，自引：1，他引：2
土壤水分是陆面水文过程的一个重要分量,土壤水分的地面点观测与卫星观测的尺度是不匹配的,用点观测数据进行遥感反演结果的验证或者融合这两种观测都需要开展点观测数据向卫星像元尺度的尺度上推研究.土壤水分时空异质性的分析和描述是进行尺度上推的基础,地统计方法是描述连续随机变量空间结构的经典方法.应用块克里金法分别将黑河寒区遥感试验阿柔试验区2008年4月1日与L波段微波辐射计同步的地面液态含水量和含冰量点观测数据经过尺度转换,得到与遥感像元相匹配的像元平均估计值和标准差,可用于该天L波段微波辐射计土壤液态含水量和含冰量反演结果的真实性检验,估计结果充分利用了像元临近位置的观测,得到了比直接的采样平均更合理的块估计结果,对块克里金估计值与采样平均值进行比较,发现两种结果趋势是一致的,块克里金法提供了更为合理的块估计结果,土壤水分空间结构的时间变异、小尺度的土壤特性的变化和测量误差都会对估计结果带来一定的不确定性. 相似文献
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由于灌区下垫面性质的空间变异性和人类活动对水分循环的影响,灌区呈现出与自然流域不同的水文特征。在不同尺度水文特征的研究中,人们注意到灌溉排水与水文学的联系,并提出了灌溉水文学的概念。近年来,灌溉对灌区水文的影响及节水灌溉的尺度效应等研究,逐渐丰富了灌溉水文学的研究内容,灌溉水文学研究的重要性日渐突出。本文在分析灌区水文现象、水分循环及灌溉对灌区水分循环影响的基础上,阐述了不同学者对灌溉水文学概念的理解,在总结国内外灌溉水文学及相关领域研究进展的基础上,提出了灌溉水文的研究重点及其发展趋势。并提出,灌区水文观测和灌区信息的准确获取是灌溉水文学的研究基础,针对灌区特点而开发的数值模拟和灌区分布式水文模型是主要研究手段,尺度效应和尺度转换是研究的难点。 相似文献
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中国西北内陆盆地中的地下水系统,对维系其浅表水分、热量、盐分均衡以及地表的生态平衡、土壤的资源属性和局部地域气候相对稳定性具有不可或缺的调节作用,这种调节作用是通过饱和带水、包气带水(土壤水)、近地表大汽水和植物体内水("四水")之间的垂直循环来实现的.目前的相关研究主要侧重于地下水与地表植被类型间对应关系的统计分析,较少涉及水分运移的机制;而以水分垂直循环的动力学机制为研究对象的SPAC系统(土壤-植物-大气连续体),则对地下水的重视程度不够,且存在着尺度转换的困难,更为完整的应该是GSPAC系统(地下水-土壤-植物-大气连续体).干旱区内陆盆地地下水生态效应的研究需要开展以下的工作:"四水"垂直循环的动力学过程与机制研究,尤其是饱水带-包气带界面水、汽、热转化过程的研究;人类活动影响下地下水系统演化特征的研究,它不仅是实现水分垂直循环研究的最终目的——水资源合理开发利用的中间环节,更是将"四水"垂直循环这一微观水文循环过程与区域水文循环过程相结合,实现尺度转化的关键所在. 相似文献
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生态水文科学研究的现状与展望 总被引：35，自引：5，他引：35
生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域 ,其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理 ,探索各种植被的生态水文作用过程。近年来 ,生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域 ,同时 ,生态水文学的研究十分注重尺度效应 ,把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所 ,开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究 ,是生态水文学研究最具活力的方向 ,其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型 ,并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。 相似文献
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喀斯特地区土壤水分层均衡模型应用研究 总被引：8，自引：2，他引：6
土壤水在“四水”转化循环过程中,具有重要的循环和调蓄功能。目前,有许多模型可以用来模拟土壤水在时空上的变化规律,利用这个信息可以评估不同时期、不同空间上的土壤水分转化量,以达到合理管理和使用水资源的目的。但是,在喀斯特地区进行建模分析土壤水分运动方面尚缺乏深入研究。本文以贵阳为实验点建立了适合喀斯特地区土层薄、地下水影响微弱、漏水严重等特点的宏观尺度模型,论述了模型原理、计算流程等。模型结果与实测值保持良好的一致性,在50天的模拟时段内模拟精度在15%～ 95%之间,可以用于喀斯特生态环境过程中土壤水分运动过程转化分析。 相似文献
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土壤水是联系地表水与地下水的纽带,在水资源的形成、转化及消耗过程中有重要作用,与农业、水文、环境等领域都有密切联系。所以土壤水研究越来越引起人们的重视,有了长足的进步。目前,土壤水研究走向多学科的交叉,如水热盐的耦合运移,冻结土壤中水分的运移,土壤-植物-大气连续体中的水热运移等。土壤水运动机理研究也更加深入,如优先流、土壤水参数的测定及确定、土壤水参数的空间变异性等。土壤水研究的数值模拟方法也有一些突破,如有限解析法、特征有限元法、交替方向有限元法等。土壤水研究的应用也更加广泛,如用于水资源评价、土壤水分与作物的关系、水环境评价等。 相似文献
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土地利用对溶丘洼地土壤容重、水分和有机质空间异质性的影响——以南洞流域驻马哨洼地为例 总被引：1，自引：1，他引：0
为了探究溶丘洼地土壤空间异质性及其影响因素,本文以驻马哨溶丘洼地为研究对象,利用经典统计学和地统计学的方法,从不同土地利用、坡度、坡向、土壤深度分析土壤容重、水分及有机质的空间异质性。结果表明:（1）土壤有机质为强变异,变异系数为0.71,容重和水分变异系数分别为0.15、0.11,属中等变异,土壤容重和水分呈极显著负相关,和有机质呈显著负相关,相关系数分别为-0.609、-0.581;（2）块基比介于0.78~0.97,随机部分引起的空间变异程度较大,空间自相关较小,且模型拟合较好。（3）耕地土壤有机质、水分含量最低,容重最大,而灌木土壤反之;（4）北坡土壤容重高于南坡,变异系数小于南坡;而土壤水分、有机质低于南坡,变异系数高于南坡。从不同坡位、坡向的比较中,皆体现了土地利用对土壤空间异质性的影响。在土地利用作为主要因素的影响下,驻马哨洼地土壤水分、容重、有机质由随机部分引起的空间变异增加,空间自相关减小。 相似文献
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青藏高原那曲地区非均质土壤导温率的变化及土壤温度数值模拟 总被引：6，自引：2，他引：4
土壤中的热传输是地-气能量交换的组成部分,而非均质土壤导温率/导热率的获得是研究土壤热传输过程中的一个难点,是至今仍未很好解决的问题.分析了一维热传导方程在非均质土壤条件下的适用形式,利用青藏高原那曲站实测土壤温度资料,计算了非均质土壤导温率,计算结果表明,土壤导温率有明显的随深度和季节的变化.利用考虑非均质土壤导温率参数的土壤温度数值模式,对那曲地区各层土壤温度的年变化进行了模拟试验,模拟结果显示,按冷季和暖季分别采用两组不同的土壤导温率,对土壤温度的年变化已有较好的模拟效果. 相似文献
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甘肃黄土高原土壤水分气候特征 总被引：13，自引：0，他引：13
利用甘肃黄土高原42个气象站1961—2000年3～7月降水量和11个农业气象观测站逐年3～11月上旬的土壤重量含水率资料，分析了甘肃黄土高原土壤水分的地域和时间分布特征。结果表明：①甘肃黄土高原土壤水分从西南向东北减少，中部有一条从北向南的干舌，干旱中心在陇中北部，受六盘山的影响较大；②甘肃黄土高原分为7个气候区：陇中、陇东土壤严重缺水区，陇中、陇东土壤季节性缺水区，土壤水分适宜区，土壤水分湿润区和甘南高原土壤水分湿润区；③陇中北部和陇东北部土壤严重缺水区浅层土壤严重缺水主要出现在春季和春末夏初，深层土壤也常年处于缺水状态。季节土壤缺水区浅层主要缺水在5、6月份，深层土壤水分陇东高于陇中，适宜区和湿润区无明显土壤缺水时段。 相似文献
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为掌握黄土高原沟壑区坡地土壤水分的空间分布特征及其影响因素,采用状态空间模型和经典线性回归方法对该区不同土层深度土壤含水率的分布进行模拟.结果表明,不同土层深度的土壤含水率呈中等程度变异,并与海拔高度、黏粒、粉粒、砂粒含量和分形维数具有显著的空间自相关和交互相关关系,可用于状态空间模拟分析.不同因素组合下的状态空间模拟效果均要优于线性回归方程,其中采用海拔高度、砂粒含量和分形维数的三因素状态空间方程模拟精度最高(R2=0.992).状态空间模拟方法可用于黄土高原坡面尺度不同土层深度土壤含水率的预测. 相似文献
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林火会造成火烧迹地土壤斥水性增强及渗透性降低,导致降雨期间流域内地表产流率激增。在一定条件下,尤其是地形陡峭的高海拔山区,地表产流激增一般是泥石流灾害发生的重要诱因。然而,对于高海拔山区火烧迹地土壤斥水性和渗透性变化特征的研究相对缺乏。以海拔高程3029~4474 m的四川省雅江县恶古乡火烧迹地为研究对象,通过现场水滴入渗试验和圆盘入渗试验,探究斥水性强度分布及其与土壤入渗参数之间的内在联系。结果显示:土壤斥水性强度分布具备较大的空间异质性,林火对斥水性的影响深度在轻度火烧区为2 cm,在中度和严重火烧区为3 cm;研究区土壤渗透能力与斥水性强度呈反比,饱和导水率和吸渗率与水滴入渗时间之间遵循幂函数分布,其变异系数与火烈度呈正比,且严重火烧区部分土壤由于斥水性被高温破坏造成饱和导水率增大;斥水性土壤相较于亲水性土壤出现明显的入渗延迟现象。研究结果丰富了高海拔山区火烧迹地水文特征的研究,为揭示火烧迹地泥石流坡面物源起动机理提供理论依据。 相似文献
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为掌握黄土高原区域尺度土壤水分的时空分异特征及其影响因素,在黄土高原布设一条南北方向样带（N=86）,动态监测0~5 m剖面土壤含水率。采用经典统计学方法分析了土壤蓄水量的分布规律、变异特征及影响因素。结果表明:不同土层土壤水分均呈中等程度变异,并由南向北递减,样带0~5 m剖面平均土壤蓄水量为735 mm;随着土层深度的增加,土壤水分在空间上的变异增强,而在时间上的变异减弱,表明深层土壤水分具有较强的时间稳定性特征。干燥度、黏粒、归一化植被指数和坡度是影响区域土壤水分空间分布的主要因素,可作为一定置信水平上预测区域土壤水分空间分布状况的预测变量。 相似文献
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青藏高原中部冻土环境下土壤水分监测 总被引：2，自引：1，他引：1
利用2006-2007年冬季青藏高原中部那曲布交(BJ)站测量的土壤水势、未冻水含量以及土壤温度资料, 分析了冻土环境下土壤水势、 未冻水含量和土壤温度三者的关系. 结果表明: 青藏高原中部冻土环境下, 土壤水势随着土壤温度及未冻水含量的变化而变化, 土壤质地是决定土壤水势的一个重要因素;未冻水含量与土壤温度保持着动态平衡, 随着土壤温度的降低, 未冻水含量减小, 土壤水势也随之减小;20 cm处砂质壤土的未冻水含量与土壤温度呈指数函数关系, 土壤水势与未冻水含量可用二次曲线拟合, 土壤水势与土壤温度呈指数函数关系;Clausius-Clapeyron方程对于计算青藏高原中部非饱和冻土水势存在局限性. 相似文献
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土壤水分是黄土高原关键带水循环、地下水补给和植被恢复的关键因素。为揭示黄土高原关键带黄土整个剖面的土壤水分空间变化特征,通过土芯钻探的方式获取了黄土高原关键带5个典型样点（杨凌、长武、富县、安塞和神木）从地表到基岩的土壤水分样品,采用经典统计学和地统计学相结合的方法分析了剖面土壤水分的分布规律、变异特征及空间结构。结果表明:黄土高原关键带剖面土壤水分从南往北,土壤平均含水量由高变低;5个样点的土壤水分均为中等变异,随着深度由40 m增加到200 m,土壤水分变异性变弱,且样点之间的土壤含水量差异降低;地统计学分析表明样点的半方差函数能被理论模型较好地拟合（杨凌除外）,指数模型能够描述大部分样点深剖面的空间变异结构。相关结果有助于了解黄土高原深层土壤水分状况及分布规律,对于黄土高原土壤水资源估算和区域植被恢复具有重要价值。 相似文献
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土壤是一个复杂的系统,研究土壤对输入水分中氢氧稳定同位素组成的影响对了解水分在土壤中的运移机理及流域径流分割等具有重要作用。通过两种不同土壤与同一种输入水之间和同一种土壤与两种不同输入水之间的两组混合实验,研究土壤水与输入水达到同位素平衡的时间和引起二者同位素变化的原因。实验结果表明,土壤水与输入水之间同位素变化主要由混合作用引起;土壤对输入水氢氧同位素的吸附现象较难观测到,易被氢氧同位素测样误差掩盖,有待进一步研究;土壤水和输入水在混合搅拌条件下最快能在0.5～1h达到同位素平衡。 相似文献