论文题目: 土壤水资源评价的理论与方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 水文学及水资源
作者: 孟春红
导师: 夏军
关键词: 土壤水资源,系统水热传输,通量法,水量平衡,土壤水有效利用,土壤水资源保护
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 水资源是指水循环周期内可以恢复的、能为一般生态和人类直接利用的淡水资源,主要指与人类社会生产、生活用水密切有关而又能不断更新的淡水,也是生物赖以生存的环境资源,包括地表水、地下水和土壤水。地表水资源量通常用河川径流量来表示,地下水和土壤水资源量可用补给量来表示。三种水体之间密切联系而又互相转化,扣除重复量后的水资源总量相当于同一区域内的降水量。全国多年平均降水量60076亿m~3(降雨深628mm),其中形成地表径流为20167亿m~3(径流深211mm),占34%;入渗补给地下水为7043亿m~3(折合水深74mm),占12%;地表蒸发量为32866亿m~3(折合水深343mm),占54%。 在地球上和各国中,水资源均存在着明显的时空性和不均匀性,且差异很大,这就决定了水资源的开发利用和配置必须遵守因地制宜的原则。我国是一个水资源不多、缺水严重的国家,人均占有水量仅为2300m~3,目前只有世界人均的1/4,居世界第109位,被列为世界人均水资源13个贫水国家之一。因此,节约用水,建立节水型社会则是我们今后的根本方向。 土壤水(Soil Water)是指地表以下至地下水面(潜水面)以上土壤非饱和带土层中的水分。然而,由于非饱和带的含义在国内外的观点不完全相同,对土壤水的认识范围也受到限制。国外普遍将非饱和带分为三个亚带即土壤水带、中间带(或称渗水带)和毛细管带,对土壤水的研究仅限于非饱和带的一部分;而我国学术界习惯上把土壤水研究置于整个非饱和带。因此,以此为基础的土壤水资源的研究也各不相同。事实上,土壤水不仅具有重要的资源价值,而且是世界上使用最为方便的淡水资源。首先,土壤水的补给、存储以及运移不仅有利于提供人类的生产和生活资料,而且也易于生态环境的恢复和维护:其次,土壤水库的强大存储和调节能力不仅可将非播种期的水分积存于作物生长旺盛期,而且也有利于水循环过程的调节。由此可见,土壤水的资源价值是显而易见的。 土壤水作为水循环过程中的一个重要环节,提供作物生长的特性是被普遍公认的。但是长期以来,由于土壤水对降水过分依赖性和易于耗散性等自然特征,使人们未能将其与传统的水资源(地表水资源与地下水资源)相提并论。然而随着水资源范畴的扩展,对土壤水认识的加深,从资源角度认识土壤水显得尤为重要。 首先,土壤水是地表水、地下水以及大气水相互联系的纽带,具有其它水资源共有的特性——循环再生性和可调控性。 其次,土壤水是维系作物生长发育、生态环境良性循环的最主要的水分源泉,作物生长和发育所需的水分均由根系从土壤中获得,其它各部分的水只有转化为土壤水才能为作物吸收利用,土壤水的数量和质量将直接影响着作物的生长发育:作物作为生态环境良性循环的主要环节,在与土壤水直接作用的同时又间接参与维持生态环境的正常运转。 第三,土壤水数量相当大。据统计,世界上土壤水的储量为165000亿m~3,是世界河流中常年蓄水量的7.8倍;中国1956～1979年降水的55%被转化为土壤水,一般在半干旱、半湿润的平原地区要高于这个数值。 第四,土壤水资源由于其赋存的介质——土壤具有一定的纳污能力和净化作用,通过循环,对地表水资源和地下水资源质量的变化具有重要作用。 第五,非饱和带土壤层并非一种简单的水循环介质,而是具有巨大容量的“土壤水库”,赋存于其中的水资源——土壤水资源具有地表水资源和地下水资源共同的特性——循环再
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 研究综述
1.1 土壤水资源的提出
1.1.1 土壤水资源的内涵
1.1.2 土壤水资源的特点
1.1.3 水资源短缺的矛盾日益突出
1.1.4 水资源短缺是制约华北地区经济发展的瓶颈
1.1.5 土壤水资源研究的必要性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外对土壤水资源的研究
1.2.2 国内对土壤水资源的研究
1.2.3 研究存在的问题
1.3 研究内容
第二章 土壤水分运动的理论与方法研究
2.1 土壤水运动的物理特性
2.1.1 土壤水的势能
2.1.2 土壤水的能态存在形式
2.1.3 土壤水的时空变化特征
2.2 土壤水运动通量法
2.2.1 土壤水分通量法基本原理
2.2.2 零通量面法
2.2.3 定位通量法
2.2.4 表面通量法
2.3 土壤—植物—大气连续体水分的运动
2.3.1 SPAC中的辐射输送
2.3.2 农田能量平衡与水量平衡
2.3.3 农田水热状况及其转换的数学模拟
2.3.4 数学模型求解
2.3.5 作物蒸发蒸腾量的计算
2.4 土壤水资源的利用
2.4.1 作物根系吸水与动态模拟
2.4.2 作物根系分布及根区水分利用
2.5 小结
第三章 土壤水资源评价的研究
3.1 土壤水资源的评价目标
3.2 土壤水资源评价方法
3.2.1 土壤水分运动均衡法
3.2.2 土壤水资源的水循环通量法
3.3 土壤水资源量的评价
3.3.1 土壤水补给项的评价
3.3.2 土壤水排泄项的评价
3.4 土壤水分有效性的评价
3.5 土壤水蓄存厚度的评价
3.6 小结
第四章 应用实例研究
4.1 土壤水运动通量法的应用
4.1.1 零通量法应用实例
4.1.2 定位通量法应用实例
4.1.3 零通量法与定位通量法结合使用
4.2 作物蒸腾量的计算
4.2.1 充分供水条件下作物潜在蒸腾量的计算
4.2.2 缺水条件下作物实际蒸腾量的计算
4.3 潜水蒸发对作物的影响
4.3.1 作物生长期的影响因素
4.3.2 作物对潜水蒸发运动的影响
4.4 潜水蒸发水汽热运移模型
4.4.1 SPAC系统中水汽热运移的基本方程
4.4.2 模型参数的确定
4.4.3 模型求解
4.4.4 模型模拟结果验证
4.5 土壤水资源量实例计算与结果分析
4.5.1 土壤水资源量的计算
4.5.2 土壤水资源评价与利用
4.6 小结
第五章 结语
5.1 本次研究的内容总结
5.2 研究的创新点
5.3 有待研究的问题
参考文献
致谢
博士期间的科研成果
发布时间: 2006-03-27
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