岩溶石山区地表蒸散发及水文过程定量研究——以桂林丫吉试验场为例

摘要

在我国西南喀斯特峰丛洼地地区虽然年降雨丰富，但季节分配严重不均，导致旱雨季节分明。岩溶石山区具有土层浅薄，土壤总量少，降水入渗系数大，降雨后雨水在地表储存时间短，并且岩溶水文动态具有大起大落的现象，一旦发生干旱，很容易导致缺水。在这样的背景条件下，本文研究点选择一典型岩溶石山坡面并从水量方面研究各含水系统的水文动态特征。
　　 观测点选取桂林丫吉试验场溶洞—硝盐洞及其上方的汇水坡面作为研究点，通过不同降雨条件下对山坡坡面径流、表层带径流、硝盐洞中上部包气带的滴水渗流进行水文动态观测并做对比分析;选取石山坡面上典型覆盖土壤的两个单元体为对象，对其土壤剖面层含水量的分布变化、土壤蒸发速率大小及其相关影响因素进行分析研究。
　　 通过研究，最后得出如下结论:
　　 首先，在研究区投放示踪剂，证明了各监测点的连通性，通过在不同降雨条件下，对坡面径流和硝盐洞中滴水水文动态进行监测并作对比分析研究，结果表明:(1)降雨强度、降雨持续时间和各含水系统前期含水情况决定了岩溶石山区坡面地表和包气带水文动态变化过程;(2)在不同降雨条件下，地表坡面流和经过上部包气带调蓄过的硝盐洞水文动态都表现为暴涨暴落，坡面径流表现的更为明显，一般坡面径流的整个水文过程持续几个小时到十几个小时，而硝盐洞中流水水文过程持续1～3d。
　　 其次，对土壤含水及其影响土壤水分蒸发的相关因素进行研究，结果表明:(1)土壤剖面最大含水率层位于土壤底部与基岩的交界处，中间过渡层土壤含水量最少，表层土壤水分受外界因素影响而变化显著;(2)在夏季岩溶石山区地表蒸发强烈，直径10cm的土壤柱日蒸发量为5-12mL之间，夜蒸发量在0-3mL之间;(3)在数天内决定岩溶石山区地表土壤日蒸发量大小的外部因素主要是太阳辐射和风速，其线性相关系数R2分别为8771和0.7529，气温和土壤温度也是影响研究区地表土壤蒸发量比较重要的因素，而短期内表层土壤水分对地表土壤蒸发的影响不明显。
　　 最后，一般在降雨量达到暴雨—大暴雨以上(12个小时之内降雨量达到50mm)时，地表坡面才会产生径流，但在暴雨—大暴雨条件下，根据降雨强度集中程度的不同，降雨后各含水介质（地表坡面流、表层带水流、上部包气带水流）出水量分配差异较大，但研究中的水量分配是受制于特定的坡面地形以及坡度等背景条件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 土壤水分的研究进展

1．2．2 地表蒸散发的研究进展

1．2．3 土壤蒸发测量方法的研究进展

1．2．4 喀斯特地区水文过程研究进展

1．3 研究内容

1．4 研究目标

1．5 主要研究方法

1．5．1 土壤水分观测方法

1．5．2 土壤蒸发观测方法

1．5．3 示踪试验方法

1．5．4 流量观测方法

1．6 技术路线

第2章 研究区概况

2．1 自然地理概况

2．2 地质背景

2．3 岩溶水水文系统特征

第3章 山坡表层径流水文动态特征

3．1 坡面示踪剂的投放与检测结果分析

3．2 坡面径流水文动态分析

3．3 坡面流量与洞穴滴水流量关系分析

3．4 本章小结

第4章 坡地土壤水分剖面与蒸发特征

4．1 土壤含水变化动态分析

4．2 土壤日蒸发量与夜蒸发量对比分析

4．3 土壤蒸发量与相关影响因素分析

4．4 本章小结

第5章 水文流量分配的计算

5．1 雨强分散时各含水介质出水流量积分计算

5．2 雨强集中时各含水介质出水流量积分计算

5．3 本章小结

第6章 结论与不足

6．1 主要结论

6．1．1 山坡表层径流水文动态特征

6．1．2 坡地土壤水分剖面与蒸发特征

6．1．3 水文流量分配的计算

6．2 存在的问题及思考

参考文献

致谢