Modelling the effect of changing precipitation inputs on deep soil water utilization          下载免费PDF全文

Ji Qi  Daniel Markewitz  David Radcliffe 《水文研究》2018,32(5):672-686

Forests in the Southeastern United States are predicted to experience future changes in seasonal patterns of precipitation inputs as well as more variable precipitation events. These climate change‐induced alterations could increase drought and lower soil water availability. Drought could alter rooting patterns and increase the importance of deep roots that access subsurface water resources. To address plant response to drought in both deep rooting and soil water utilization as well as soil drainage, we utilize a throughfall reduction experiment in a loblolly pine plantation of the Southeastern United States to calibrate and validate a hydrological model. The model was accurately calibrated against field measured soil moisture data under ambient rainfall and validated using 30% throughfall reduction data. Using this model, we then tested these scenarios: (a) evenly reduced precipitation; (b) less precipitation in summer, more in winter; (c) same total amount of precipitation with less frequent but heavier storms; and (d) shallower rooting depth under the above 3 scenarios. When less precipitation was received, drainage decreased proportionally much faster than evapotranspiration implying plants will acquire water first to the detriment of drainage. When precipitation was reduced by more than 30%, plants relied on stored soil water to satisfy evapotranspiration suggesting 30% may be a threshold that if sustained over the long term would deplete plant available soil water. Under the third scenario, evapotranspiration and drainage decreased, whereas surface run‐off increased. Changes in root biomass measured before and 4 years after the throughfall reduction experiment were not detected among treatments. Model simulations, however, indicated gains in evapotranspiration with deeper roots under evenly reduced precipitation and seasonal precipitation redistribution scenarios but not when precipitation frequency was adjusted. Deep soil and deep rooting can provide an important buffer capacity when precipitation alone cannot satisfy the evapotranspirational demand of forests. How this buffering capacity will persist in the face of changing precipitation inputs, however, will depend less on seasonal redistribution than on the magnitude of reductions and changes in rainfall frequency.  相似文献   

Compression reference of soil structure evaluation with reconstituted clays at different initial water contents     

Ling-Ling Zeng  Zhen-Shun Hong  Yu-Jun Cui  Martin D. Liu 《Marine Georesources & Geotechnology》2018,36(7):759-767

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深水铺管船托管架疲劳分析及动态监测点选取研究     

闫宏生  王哲  王晓波  陈永訢  孟祥伟 《海洋工程》2018,36(1):107-113

作为S型铺管作业的关键性装备,托管架长期承受着交变载荷的作用,随着海洋开发向超深水发展,结构疲劳破坏问题不容忽视。采用疲劳谱分析的方法并结合线性累积损伤理论,对托管架结构频域下的变形进行了分析,计算了正常海况下和极端海况下托管架疲劳损伤度并对疲劳寿命进行了评估。研究发现托管架在正常海况下作业符合安全要求,在极端海况下局部结构会受到破坏。并从托管架结构安全监测角度,筛选了结构疲劳分析关键点位,为监测点位的选取提供了依据。  相似文献   

川滇地区壳幔地震各向异性研究进展     

张艺  高原  赵镇岭 《中国地震》2018,34(2):207-218

根据川滇地区已有的地震各向异性研究结果,利用体波、面波资料的结果,分析川滇地区不同构造尺度、不同深度的地震各向异性特征。对比不同方法研究川滇地区介质各向异性的特点,探讨了该地区的介质连续性及壳幔耦合状态。分析认为,地壳上地幔各向异性的差异表明,川滇地区具有复杂的地壳及上地幔形变机制。因此,对于川滇地区壳幔地震各向异性的深入理解,需在理论上和高密度数据资料基础上加强量化分析和综合研究。  相似文献   

安宁河-则木河断裂带及周边地区Rayleigh波群速度背景噪声成像研究     

谭夏露  房立华  王未来  吴建平 《中国地震》2018,34(3):400-413

安宁河-则木河断裂带位于川滇地块、巴颜喀拉地块和华南地块的交接部位,是川滇菱形块体的东部重要边界。利用布设在安宁河-则木河断裂带周边区域的西昌台阵和川西台阵均历时两年、共187个宽频带地震台站的垂直分量的背景噪声数据,采用噪声层析成像方法获得了这一区域4~20s的Rayleigh波群速度分布图像。与前人研究相比,本文结果的横向分辨率有明显改进,在安宁河-则木河断裂带可达20km左右,在其它区域可以达到20~40km。成像结果表明,安宁河-则木河断裂地区上地壳的速度结构存在明显横向不均匀性,速度分布特征与地表地质构造基本一致,不同周期的速度分布变化较小。盐源盆地、西昌盆地和四川盆地西南缘表现为低速异常。九龙附近和南部的德昌-盐边-巧家附近表现为高速异常,分别与出露的花岗岩体和峨眉山玄武岩有关。在安宁河断裂南段和则木河断裂北段能观测到断裂两侧的速度存在明显差异,其余断裂带两侧的速度对比不明显。贡嘎山附近的中上地壳表现为明显的低速异常,其东侧和西南侧高速体的阻挡,以及鲜水河-安宁河断裂带走向的变化,在贡嘎山区形成一个挤压弯曲段,使得川滇菱形块体的东南向水平运动转换为垂直于断裂的挤压作用和垂直隆升,导致了贡嘎山的快速隆起。  相似文献   

鄱阳湖湿地典型植被群落地下水—土壤—植被—大气系统界面水分通量及水源组成     

许秀丽  李云良  谭志强  张奇 《湖泊科学》2018,30(5):1351-1367

地下水-土壤-植被-大气系统(GSPAC)界面水分传输是湿地生态水文过程研究的关键.本文选取鄱阳湖湿地高位滩地的2种典型植被群落:茵陈蒿(Artemisia capillaris)和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,运用HYDRUS-1D垂向一维数值模拟,量化了湿地GSPAC系统界面水分通量,阐明了典型丰水年(2012年)和枯水年(2013年)鄱阳湖湿地植被群落的蒸腾用水规律和水源组成.结果表明:(1)茵陈蒿和芦苇群落土壤-大气界面的年降水入渗量为1570~1600 mm,主要集中在雨季4-6月,占年总量的60%;植物-大气界面的年蒸腾总量分别为346~470 mm和926~1057 mm,其中7-8月植被生长旺季最大,占年总量的40%~46%;地下水-根区土壤界面的向上补给水量受不同水文年水位变化的影响显著,地下水年补给量分别为15~513 mm和277~616 mm,主要发生在蒸散发作用强烈和地下水埋深较浅的时段.(2)植被蒸腾用水分为生长初期(4-6月)和生长旺季(7-10月)2个阶段,丰水年植被的整个生长期蒸腾用水充足,枯水年植被生长旺季的蒸腾用水受到严重水分胁迫,实际蒸腾量仅为潜在蒸腾量的一半左右.(3)不同水文年湿地植被生长旺季的水源贡献不同:丰水年茵陈蒿群落以地下水补给为主,芦苇群落以湖水和地下水补给为主;枯水年茵陈蒿群落以降水和前期土壤水储量为主,芦苇群落以地下水补给为主.本研究结果有助于揭示湿地植被的水分利用策略,为阐明湖泊水情变化与植被演替的作用机理提供参考依据.  相似文献   

Effect of thickness of planar nozzles on erosion depth of levee soils subjected to plunging water     

Chung Rak Song  Jinwon Kim  James Tyler Kidd  Alexander Cheng  David Admiraal 《国际泥沙研究》2018,33(3):243-249

In this study, the effect of the thickness of a planar jet on the erosion depth when the jet impinges on a surface composed of cohesive soil was analytically and numerically evaluated. The results showed that the erosion depth was practically independent of the nozzle thickness for erosion depths shallower than the potential core length (i.e. the region of the jet in which the central flow velocity is the same as the nozzle velocity). The relation between nozzle thickness and erosion depth was non-linear with continuously variable slope for erosion depths deeper than the potential core length. Finally, the relation was approximately linear when the erosion depth converged to the equilibrium erosion depth. The findings of this study indicate that direct and fast prediction of the erosion depth in the field is possible using the data from a small scale soil erosion test with similar flow velocities.  相似文献   

信阳地震台水管倾斜仪加速E倾变化分析     

王明亮  余尚江  万娜  李源  杨龙翔  薛秀秀 《地震地磁观测与研究》2018,39(2):121-126

信阳地震台水管倾斜仪EW分量2016年5月出现加速E倾变化，为确定异常性质及产生原因，从观测洞室环境、仪器观测系统、气象数据、环境干扰等进行调查，并采用有限元法和不规则荷载模型，计算台站附近的信阳林业学校拆迁荷载变化对水管倾斜仪观测的影响，最终判定本次异常为林校拆迁所致。  相似文献   

唐山马家沟矿井水位异常分析     

赵建明  李红超  赵亮  董祎玮  尹宝军 《地震地磁观测与研究》2018,39(5):150-156

地下水动态受水文因素影响较大，对地震和构造活动具有较灵敏的响应。判别并排除各种水文干扰，确认地下水在地震前的异常变化，对提高地震分析预报能力，具有重要作用。马家沟矿井水位动态观测层与地下水开采层为同一含水层，井水位于2010年出现破年变异常，加速持续上升，截至2015年，最大上升幅度约30 m。依据该井水文地质环境特征，根据唐山市区2001-2015年地下水位、降雨量、地下水开采量实测资料，建立合理多元回归模型和三维地下水流动模型，发现地下水开采量减少应为影响马家沟矿井水位动态的可能因素。文中采取的异常识别与分析方法，可为其他类似井孔的地下水动态异常识别及判定提供一定借鉴。  相似文献   

永清M_S 4.3地震前永清井水温异常分析     

王艳  何案华  邓卫平  戴应洪  吕文青  王会芳 《地震地磁观测与研究》2018,39(6):173-180

2017年12月永清井观测温度急剧下降，采用该井水温、水位多年观测数据，从仪器测量原理及精细温度梯度测量出发，结合井孔资料，认为该变化为永清M_S 4.3地震（井震距<30 km）发生前的异常信息。利用正弦累加模型计算温度异常持续时间和幅度，发现该异常变化存在2个周期：①周期42天，温度变化幅度为0.042 12℃；②周期16.77天，温度变化幅度为0.018 62℃。分析认为，区域应力状态发生变化，使含水层渗透性受到影响，从而间接影响到井下温度传感器安放处水温。地震发生后近距离观测到水温异常变化尚属首次，利用模型对变化时间与幅度进行量化提取，可为经验预报、统计预报提供经典震例。  相似文献