基于HYDRUS的干旱区非饱和土壤入渗性能及水盐运移模拟研究

摘要

土壤盐渍化已成为阻碍干旱地区绿洲农业经济发展的重要因素。研究干旱地区土壤的水盐运移规律，对干旱区的生态、农业经济发展尤为重要。本文以新疆阿克苏地区渭-库绿洲非饱和土壤为研究对象，根据该区土壤结构设置室内控制试验，研究土壤质地、土壤结构、灌溉水矿化度对渭-库绿洲非饱和土壤水盐运移规律的影响。并利用HYDRUS模型对研究区非饱和土壤的水盐运移过程进行模拟，旨在为解决渭-库绿洲土壤盐渍化防治，制定合理农业灌溉方案提供理论依据。研究结果表明：
　　1)研究区非饱和土壤的累积入渗量、湿润锋变化趋势相似。入渗初期，四种非饱和土壤的累积入渗量、湿润锋迅速增大，随时间呈非线性变化；随着入渗时间的增加，四种土壤的累积入渗量、湿润锋随时间表现出连续线性增长。其中盐分最小的非饱和土壤入渗时间最短，变化迅速。
　　2)在四种结构中，当土壤盐分含量相同时，有夹层土壤的累积入渗量大于无夹层土壤；在有夹层结构土壤中，粗质土越靠下的结构利于土壤的水分下渗，入渗时间短。
　　3)使用不同矿化度水进行入渗时，发现当使用矿化度3.5g/l的水进行入渗时，所有土壤的入渗性能均有所增加，土壤水分入渗时间大幅度减小。其中含有砂层结构土壤的入渗时间最短，此矿化度下砂层的导水作用明显增大。相同时间下，砂层土壤的电导率高于均质土相同深度的电导率，而砂层下部土壤的电导率低于均质土相同深度的电导率，说明砂层对土壤盐分有阻滞作用。
　　4)利用指数模型拟合研究区非饱和土壤水动力弥散系数，整体拟合精度较高，拟合度R2最高为0.97、最低为0.64。
　　5)通过实测研究区非饱和土壤的水分变化，发现含有夹层土壤的水分变化不连续。其中盐分含量较小的土壤结构，土壤水分变化最快。在所有非饱和土壤中，粉粒和黏粒占比重大的土壤，土壤水分含量大，土壤持水性能好。
　　6)利用HYDRUS模型模拟渭-库绿洲非饱和土壤水盐运移过程，整体模拟精度较高。模拟结果决定系数R2最低为0.65、最高为0.92；均方根误差RMSE最低为0.11、最高为0.39。说明HYDRUS模型适用于本研究区，可为本区非饱和土壤水盐管理提供依据。

目录

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究进展

1.3研究内容及技术路线

第二章 试验材料及方法

2.1试验目的

2.2试验材料

2.3试验装置

2.4土柱填装

2.5试验步骤

2.6 本章小结

第三章 一维恒定水头下干旱区非饱和土入渗性能研究

3.1一维恒定水头下干旱区非饱和土壤入渗特性

3.2不同入渗量下盐碱土b和盐碱土d脱盐效果分析

3.3本章小结

第四章 微咸水入渗条件下砂质夹层对土壤水盐运移的影响

4.1 矿化度1g/l微咸水入渗

4.2矿化度3.5g/l微咸水入渗

4.3矿化度6g/l咸水入渗

4.4本章小结

第五章 基于HYDRUS的一维恒定水头入渗下非饱和土壤水盐运移模拟

5.1HYDRUS水文地质概念模型

5.2 HYDRUS水流模型、溶质运移模型原理

5.3模型参数的确定

5.4参数识别及模型模拟结果分析

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2特色与创新点

6.3不足与展望

参考文献

在读期间发表论文和科研情况

致谢

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