塔里木河干流胡杨林蒸散发水文分割及时空变化特征
文献类型：学位论文
| 作者 | 张瑞文 |
| 答辩日期 | 2019-06-30 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 赵成义 |
| 关键词 | 稳定同位素技术 胡杨林蒸散发耗水 HYDRUS 模型 GLEAM 遥感数据 Evapotranspiration of populus euphratica Isotope technique HYDRUS-1D GLEAM remote sensing model |
| 学位专业 | 工程硕士 |
| 其他题名 | Hydrological segmentation and temporal and spatial variation characteristics of evapotranspiration of Populus euphratica forest in the main stream of Tarim River basin |
| 英文摘要 | 蒸散发作为下垫面水分耗散的途径之一， 是流域水循环研究的重点，特别是在极端干旱区， 蒸散发作为水分耗散的主要过程， 在联系地下水与地表水之间交换，维持植被生长等方面起到重要的作用。 如何实现对蒸散发过程水分来源的定量识别与分割一直是陆面水文过程研究的难点和挑战。因分馏作用在蒸发过程与蒸腾过程之间的不同作用造成两者水分稳定同位素组成存在差异，应用稳定同位素技术对不同水文循环过程中水分运动和变化规律进行追踪和模拟成为可能。作为混合水源库的土壤水与地下水、地表径流通过入渗、蒸散发作用构成完整的流域水文循环过程。研究陆地表层蒸散发的时空变化特征，定量区分流域蒸散发的组成， 揭示陆面蒸散发过程的水分来源和蒸散发过程与下垫面之间的水力联系，可为大尺度区域生态水文过程模拟的参数化与数据融合提供重要依据。本研究基于大型 Lysimeter 与流域监测平台， 通过陆地表层蒸散发的地面观测与稳定同位素示踪试验，研究胡杨蒸腾耗水的多源性水源分割， 分析胡杨林蒸散发的时空变化规律，区分区域蒸腾/蒸散的组成，阐明胡杨蒸腾过程与土壤水之间的水力联系与相互作用机理，为塔河实现水资源优化配置和生态建设提供依据。 主要结论如下：（1）降水、植物水和土壤水等不同水源稳定同位素组成存在较大差异。塔里木河上游地区大气降水线 LMWL: D=6.93δ18O+4.35， 截距和斜率均低于全球大气降水线，这表明在塔河流域降水过程中存在明显的二次分馏现象。受气候影响不同季节降水稳定同位素组成差异明显；土壤水稳定同位素组成随土壤深度增加而逐渐贫化；深层土壤水稳定同位素组成基本不受降水影响。不同水分条件下（匮缺水分条件、适宜水分条件、充足水分条件和自然状态）胡杨林日平均蒸散发量分别为 5.29 mm/d、 4.81 mm/d、 4.06 mm/d 和 3.28 mm/d，日蒸散发量变化差异明显。胡杨林蒸发量和蒸腾量随水分条件由干转湿均呈现增加变化，其中植被蒸腾增加相比土壤蒸发更为显著。（2）胡杨林蒸散耗水受土壤干湿条件影响而变化。不同水分条件下HYDRUS 模型对胡杨林水分运移过程具有良好的模拟效果。胡杨林在不同水分条件下土壤含水量变化差异明显。灌溉条件下土壤各层含水量呈现增加变化，其中表层含水量波动最为明显。随着水分条件逐渐湿润，土壤水分入渗深度呈增加趋势同时胡杨净光合速率和蒸腾速率也出现上升变化。胡杨林蒸发量和蒸腾量随灌溉量增加而逐渐增加，其中植被蒸腾在蒸散发中所占比例逐渐升高，植被蒸腾耗水是蒸散发水分耗散的主要原因。水分条件的改变直接导致胡杨林贮水量发生变化随着水分条件由干变湿，土壤贮水量逐渐增加。在自然状态下由于受到强烈的蒸散发作用，胡杨林土壤水分呈现逐渐匮缺的变化。（3）塔里木河干流区蒸散发量空间分布差异明显。 1980 年至 2017 年间塔河干流区域蒸散发量和蒸腾量变化均呈增加趋势。多年平均蒸散发量和蒸腾量分别为 101.5 mm 和 50.9 mm，多年蒸散发量与蒸腾量的变率分别为 0.94 mm/a 和0.43 mm/a。塔河干流区域蒸散发量与蒸腾量从上游至下游呈逐渐降低的趋势。不同季节蒸散发量和蒸腾量变化差异较大，其中夏季蒸散发量与蒸腾量达到最大，而冬季则为最低。整个塔河干流区蒸散发量变率与蒸腾量变率均为正值，但在空间分布上存在明显差异。年内蒸散发量与蒸腾量变率的空间分布存在明显的季节变化特征。整个塔河干流流域多年蒸腾占比为 15.3%，春、夏、秋和冬四季塔河干流蒸腾占比分别为 16.1%、 17.4%、 14.3%和 11.2%，蒸腾占比空间分布主要受到气候条件和下垫面植被条件的影响。塔河干流各测站年径流量在过去 50 年间呈下降变化。塔河干流上游耗水量呈增加变化，中游耗水量呈减少趋势。 |
| 学科主题 | 环境工程 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15357]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张瑞文. 塔里木河干流胡杨林蒸散发水文分割及时空变化特征[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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