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作者：陈新均中国林业科学研究院

学位级别：硕士

库姆塔格沙漠东南缘季节性河流(洪沟)径流主要来源于阿尔金山的冰雪融水和降雨,基于实测水文数据的水文过程研究较少,为了明确干旱区季节性河流的径流特征和水文过程。本研究以库姆塔格沙漠东南缘的季节性河流崔木土沟为例,通过在崔木... 详细信息

库姆塔格沙漠东南缘季节性河流(洪沟)径流主要来源于阿尔金山的冰雪融水和降雨,基于实测水文数据的水文过程研究较少,为了明确干旱区季节性河流的径流特征和水文过程。本研究以库姆塔格沙漠东南缘的季节性河流崔木土沟为例,通过在崔木土沟进行径流、土壤水分渗漏和气象监测,同时收集崔木土沟流域内的土壤、植被和土地利用状况,构建崔木土沟的SWAT水文模型,探讨SWAT水文模型在崔木土沟的适用性,对误差进行分析。主要研究结果如下:(1)崔木土沟径流量较小,监测期2016年9月至2018年9月(不包括12月、1月、2月数据),崔木土沟监测点水位、流速和流量平均值及对应变动范围分别为19.25(9.1～306)cm、1.29(0.61～3.89)m/s、0.43(0.1～156.53)m/s,总径流达到2070.09×10m。在没有明显降雨的情况下,崔木土沟地表径流为出露泉水汇集而成,水位主要分布在9.1～39.1 cm之间,流量集中在0.1～0.41 m/s之间。泉水出露流速会随着春季气温上升而加快,能够形成洪水过程。(2)崔木土沟的洪水可分为融雪型洪水、春洪和夏洪。融雪型洪水与温度有关,春洪和夏洪则与降雨有关。降雨是形成崔木土沟洪水的重要驱动力,径流量的变化与降雨量和降雨强度响应敏感,降雨量小于5 mm时,地表径流没有明显的变化;降雨大于10 mm且连续降雨时,地表径流会有明显的水位流速变化,最大径流量不超过0.8 m/s;降雨大于20 mm且较为集中连续时,会产生大的洪水过程,监测期内,最大洪峰流量为达到156.53 m/s。(3)本研究运用SWAT模型对崔木土沟流域径流进行了模拟,根据DEM图、土地利用图和土壤类型图将崔木土沟流域划分为33个子流域,59个水文响应单元,结合崔木土沟的实测径流数据,对日径流量和月径流量进行模拟、校准和验证。模型校准期内,日径流模拟的纳什效率系数为0.63,相对偏差为13.46,相关系数为0.65;月径流模拟的纳什效率系数为0.63,相对偏差为15.09,相关系数为0.62。模型验证期内,日径流模拟的纳什效率系数为0.58,相对偏差为14.81,相关系数为0.57;月径流模拟过程中,纳什效率系数为0.61,相对偏差为14.28相关系数为0.61。总体来说,SWAT模型在崔木土沟的模拟效果满足模型的基本要求,但仍有一定误差。(4)崔木土沟间歇性河段监测期2016年9月～2017年7月内,160 cm土层共出现4次明显的连续渗漏过程,渗漏总量为2165.8 mm,最大渗漏强度为21.4 mm/2h,土壤水分渗漏速率随土壤水分含量增加呈指数增加趋势,但每次开始出现连续渗漏的土壤初始含水率并不一致。每次入渗过程,湿润锋到达土层的深度与入渗时间具有良好的线性相关关系,但这一相关关系在春、夏季具有明显的分异,春季水分入渗更为缓慢。

关键词：库姆塔格沙漠崔木土沟径流特征渗漏特征 SWAT模型

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季节性河道土壤水分及其渗漏特征初探

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干旱区研究 2020年第1期37卷 97-104页

作者：陈新均王学全卢琦杨文斌张立恒李永华中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091 库姆塔格荒漠生态系统定位研究站甘肃敦煌736200 敦煌荒漠生态系统定位研究站甘肃敦煌736200 甘肃省治沙研究所甘肃兰州730000

利用土壤深层水分渗漏仪和水分自动监测系统获取相应的监测数据,分析干旱区季节性河流(库姆塔格沙漠东南部崔木土沟)沟道内部的洪水入渗过程及不同深度土壤水分变化规律。结果表明:①河道内以砂粒为主,土壤最大持水量在26. 08%~31. 75%... 详细信息

利用土壤深层水分渗漏仪和水分自动监测系统获取相应的监测数据,分析干旱区季节性河流(库姆塔格沙漠东南部崔木土沟)沟道内部的洪水入渗过程及不同深度土壤水分变化规律。结果表明:①河道内以砂粒为主,土壤最大持水量在26. 08%~31. 75%。②监测期内,每次洪水过程,水分均能入渗到200 cm以下的土层,但50 cm以下土层的水分入渗基本为非饱和入渗;每次入渗过程,湿润锋到达土层的深度与入渗时间具有良好的线性相关关系,但这一相关关系在春、夏季具有明显的分异,春季水分入渗更为缓慢。③监测期内,160 cm土层共出现4次明显的连续渗漏过程,渗漏总量为2 165. 8 mm,最大渗漏强度为21. 4 mm·(2h)^-1,160 cm土壤水分渗漏速率随土壤水分含量增加呈指数增加趋势,但每次开始出现连续渗漏的土壤初始含水率并不一致。该研究可为进一步揭示干旱区河流廊道生态系统生存、变化提供了科学支撑。

关键词：季节性洪沟水分渗漏土壤水分崔木土沟库姆塔格沙漠

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