论文题目: 陕北黄土高原典型小流域生态需水研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 农业工程
作者: 姜娜
导师: 邵明安,雷廷武
关键词: 陕北黄土高原,土壤水分,水量平衡,生态需水
文献来源: 中国农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 针对陕北黄土高原当前生态环境建设及生态需水合理配置等问题,选取在水蚀风蚀交错带典型小流域进行野外试验,通过径流小区和固定样点水分观测,研究了不同土地利用方式下土壤水分动态变化特征及典型植被的耗水特点与规律,并分析了小流域土壤水分的时空分布特征,通过水量平衡观测,对小流域生态需水量进行了估算和讨论,并对陕北黄土高原地区现状生态需水量进行了初步分析。取得以下主要结论: (1)土壤入渗性能在坡面上的变异程度属于中等变异;而地质统计学分析也表明土壤入渗特性在坡面上具有中等空间相关性;分形方法表明研究的土壤并非具有理想分形特征的介质,稳定入渗率、平均入渗率与前30min累积入渗量的自相关范围分别为20～120m、20～140m与40～100m。土壤容重在流域内呈现弱变异性,毛管持水量和饱和持水量的变异程度为中等;应用地统计学时,土壤容重和饱和持水量的半方差函数均发生了漂移,应该采用新的理论和手段来计算。 (2)各径流小区土壤剖面水分的垂直变化具有明显的层次。基于标准差和变异系数两个指标,采用聚类分析,将荒草小区水分垂直变化划分为四个层次:速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层;将谷子、大豆、柠条和退耕小区划分为三个层次:活跃层、次活跃层和相对稳定层。 (3)不同土地利用方式下土壤水分动态变化趋势与降雨量的变化趋势基本一致,土壤水分循环过程均为“补偿—消耗—补偿”,5个小区蒸散耗水量大小依次为柠条>荒草>退耕>黑豆>谷子,径流量大小依次为黑豆>谷子>退耕>荒草>柠条,柠条、荒草蒸散耗水量较大,而地表径流量相对最少。 (4)不同的立地条件对土壤水分状况有着较明显的影响。对不同坡位,下坡比上坡的土壤水分高,由于植被状况、土壤物理性质等不同,土壤水分在不同坡位的变化幅度存在差异。对不同坡向,阴坡水分一般高于阳坡,而在植被类型、土壤质地、坡度及土壤物理蒸发等因素差异较大时,阴坡水分不一定比阳坡高;对不同地貌部位,土壤水分变化均未表现出明显的规律性,但从水分平均值看,不同地貌部位的水分高低顺序为坝地>浅沟>峁顶>切沟。 (5)汛期降雨量占观测期内降雨量的比值均在67%以上,流域内降水分布呈现出一定的时间不稳定性;流域产流主要发生在汛期7、8月份,1、2号集水区和全流域产流平均径流深分别为30.5、33.9和21.4mm,它们的储水量变化均为负增长,其蒸散量与观测期内降水量的比值分别为1.01、0.95和1.05,蒸散发是流域水分输出最重要的一项。 (6)小流域现状水平生态需水量约为53536.4 m~3,将维持良好生态环境生态需水量界定为:流域内所有作物地退耕还林还草后的各种林草植被类型所需水量,计算得出小流域维持良好生态环境生态需水量约为54814.5m~3。陕北黄土高原现状生态需水量约为37.83亿m~3。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 研究背景、目的与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 生态环境需水量的概念
1.2.2 河流(河道内)生态环境需水量研究
1.2.3 湿地生态环境需水量
1.2.4 陆地区域(河道外)生态环境需水量
1.3 小结
第二章 研究内容、方法与试验设计
2.1 研究内容
2.2 研究方法
2.3 试验设计
2.3.1 试验区概况
2.3.2 双环入渗试验设计
2.3.3 试验小区布设及观测方案
2.3.4 固定样点观测方案
2.3.5 量水堰测流方案设计
2.3.6 土壤基本物理性质的测定
第三章 典型小流域有关土壤物理特性的空间变异性
3.1 土壤特性空间变异性的研究方法
3.1.1 经典统计学分析方法
3.1.2 地统计学分析方法
3.2 坡面土壤入渗特性的空间变异性
3.2.1 经典统计学方法分析
3.2.2 地统计学方法分析
3.2.3 坡面土壤入渗特性空间分布特征
3.2.4 分形理论与地统计学方法相结合分析
3.3 小流域土壤有关物理特性的空间变异性
3.3.1 经典统计学分析
3.3.2 地统计学方法分析
3.4 本章小结
第四章 典型小流域不同土地利用方式土壤水分变化特征
4.1 试验设计与方法
4.1.1 试验小区的布置
4.1.2 观测内容及方法
4.2 研究结果与讨论
4.2.1 黄土高原土壤水分转化与循环的基本特征
4.2.2 不同土地利用方式土壤水分的垂直变化特征
4.2.3 不同土地利用方式土壤水分的时间动态变化
4.2.4 不同土地利用方式土壤水分平衡分析
4.3 本章小结
第五章 典型小流域土壤水分时空分布特征
5.1 研究方法
5.2 结果与分析
5.2.1 不同土地利用类型土壤水分时间变化特征
5.2.2 不同土地利用类型土壤水分垂直变化特征
5.2.3 不同坡位土壤水分变化差异
5.2.4 不同坡向土壤水分变化差异
5.2.5 不同地貌部位的土壤水分变化差异
5.3 本章小结
第六章 典型小流域水量平衡试验研究
6.1 水量平衡要素的观测方法
6.1.1 降水量
6.1.2 径流量
6.1.3 储水量
6.1.4 蒸散发量
6.2 小流域水量平衡分析
6.2.1 降雨量
6.2.2 径流量
6.2.3 储水量
6.2.4 蒸散发量
6.3 本章小结
第七章 陕北黄土高原典型小流域生态需水估算
7.1 典型小流域生态需水估算背景
7.1.1 典型小流域社会经济和生态状况背景分析
7.1.2 典型小流域生态需水估算在陕北黄土高原地区的典型性
7.2 典型小流域生态需水量估算
7.2.1 生态需水量估算的整体思路
7.2.2 采用的生态需水估算方法
7.3 陕北黄土高原地区生态需水估算
7.3.1 自然地理概况及生态环境背景分析
7.3.2 陕北黄土高原生态需水量估算
7.4 本章小结
第八章 主要结论及有待于深入研究的问题
8.1 主要结论
8.2 主要新进展
8.3 有待于进一步研究的问题
参考文献
致谢
作者简介
发布时间: 2005-07-18
参考文献
- [1].参与式小流域土地利用格局调控研究[D]. 王学雄.北京林业大学2006
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