农田水分运移与GSPAC系统的初步构建
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨建锋 |
| 答辩日期 | 2000-07 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李宝庆 |
| 关键词 | 地下水 SPAC系统 水文过程 数学模拟 GSPAC系统 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理（水文水资源） |
| 英文摘要 | 水资源可持续利用和农业可持续发展是全球面临的相互关联的两大课题。作为解决这两大课题的理论基础之一，本文是从地下水与土壤-植物-大气连续体(SPAC)相互作用的角度进行的应用基础研究。 在地下水浅埋地区，地下水参与和影响了SPAC系统中水分循环转化的水文过程、作物生长发育的生物过程和农药化肥等化学物质的运移过程；SPAC 系统所发生的各个过程也不可避免地对地下水产生作用。本文重点对地下水作用下SPAC系统的水分运动、地下水与SPAC系统水文过程的耦合进行了深入探讨；同时，在进一步分析地下水对SPAC系统生物过程和盐分运移过程的作用基础上，初步构建了地下含水层-土壤-植物-大气连续体(GSPAC)系统理论框架。 本文利用新型蒸渗仪测量系统，获得了冬小麦和夏玉米生长期，在地下水波动条件下一台蒸渗仪同时准确测定腾发量、地下水对土壤水补给量和地下水入渗补给量的数据序列。试验数据表明：降水和地下水对土壤水的补给一起构成了作物腾发作用所需水分的天然补给，在适宜的条件下，农田腾发量中有相当比例是由地下水所贡献的；土壤水动态变化和地下水动态变化相互作用相互影响，农田土壤水分变化主要发生在根区深度Ocm〜50cm的土壤，深度50cm以下的土壤受地下水影响，含水量和土水势变化微缓；灌溉或大的降水在使根区深度0cm〜50cm得到充分水分补给后，在短时间内入渗水分超过非饱和带，形成对地下水的深层渗漏补给；冬小麦日腾发量的水分来源由两部分构成：土壤储存水分和地下水补给土壤的水分，二者所占比例主要取决于地下水埋深。根据试验数据建立了地下水对冬小麦腾发过程作用的经验公式，这一公式给出了估算冬小麦腾发量和地下水对土壤水补给量关系的简便方法。 引入Slug试验确定土壤饱和渗透系数，在此基础上釆用DFP变尺度法求解土壤非饱和水分运动参数，将多维问题最优化技术和土壤水运动方程数值求解技术相结合，寻求田间条件下最优的土壤水分运动参数，无须特殊的试验设备和试验条件，具有较强的可操作性。同时，该方法也克服了室内试验方法的不足，所求得的参数在田间更具有代表性。 在此基础上，通过把土壤水运动模型、地下水运动模型和根系吸水模型相耦合，建立了地下水浅埋区农田水分运动模型GSPAC-FLOW模型，从机理上定量描述了地下水浅埋区水分运动规律，运行方式灵活，具有较强的可操作性，可以模拟和预报不同条件下地下水和土壤水动态变化，为深化地下水浅埋区农田水分运移机理研究和农田水分管理与实时调控奠定了基础。 通过不同埋深地下水条件下冬小麦生长试验和土壤盐分运移分析认为，浅埋深地下水对SPAC系统的生物过程和盐分运移过程具有不可忽视的作用，研究地下水浅埋区SPAC系统生物过程和盐分运移过程时必须考虑地下水这一因子。 通过上述分析，论文认为应将地下含水层与SPAC系统纳入统一体系构建GSPAC系统，并对GSPAC系统的内涵、构成体系、过程体系、数学描述、测量手段、研究方法、理论发展与应用等方面进行了深入探讨，初步建立了 GSPAC系统的理论框架。论文形成了关于GSPAC系统水文过程较完整的理论体系：以新型蒸渗仪测量系统为GSPAC系统水文过程的测量手段；釆用Slug试验与 DFP变尺度法相结合的方法确定土壤水分运动参数；建立数值耦合GSPAC-FLOW模型，从机理上定量描述水文过程；提出了三种人工调控方式，以期将 GSPAC系统理论应用到实际生产中去。 GSPAC系统理论是水资源可持续利用和农业可持续发展的理论基础之一。地下水浅埋条件下在地下含水层和SPAC系统中所发生的各种过程的机理与规律研究，对于深化和发展SPAC系统理论和拓展包气带学术领域有着极其重要的理论价值，其研究成果在农业水资源的有效利用、不良生态环境问题的防治和为作物高产创造适宜的水、肥、热条件等生产实践中有着广阔的应用前景。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 148 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/240]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨建锋. 农田水分运移与GSPAC系统的初步构建[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2000. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。