石羊河流域土壤水分运动参数空间分布的试验研究

流域水平上非饱和土壤水分运动参数的空间变异特征是解决土壤水分运动模 型在大尺度上应用的前提,也是深入研究生态水文过程和土壤水分运动理论应用 于解决实际问题的需要。本研究以甘肃省河西走廊石羊河流域为例,在大量试验和 分析的基础上,对流域尺度上非饱和土壤水分运动参数的空间分布作了初步研究, 取得了以下研究成果： 1．对土壤水分运动参数的空间尺度进行了划分,提出了土壤水分运动参数空 间变异的研究思路,指出空间变异的研究需要解决三个关键问题,即大尺度土壤水 分运动参数测定难的问题;参数模型的系数单一化问题;参数的空间变异特征和空 间变异结构问题。 2．在试验基础上,建立了石羊河流域土壤水分运动参数(土壤水分入渗曲线、 土壤水分特征曲线、土壤水分扩散率、非饱和土壤水分导水率)的单一参数模型。 各模型均具有较高的拟合精度;模型参数只有一个，而且随土壤质地变化而变化, 可以作为描述土壤水分运动参数空间变异的变异系数，适合大尺度土壤水分运动 参数空间变异性的研究。对土壤水分入渗的单一参数模型(简易 Philip 入渗模型), 只有一个参数α ，可以只测定入渗曲线上的一个点,通过该模型求得整个入渗过程 曲线,具有比较高的精度。 3．针对土壤水分运动参数的单一参数模型,建立了相应的土壤转换函数,具有 较高精度,能够满足大尺度的土壤水分运动参数的估算,解决了大尺度土壤水分运 动参数测试难的问题,也对进一步研究土壤特性对土壤水分运动参数模型的影响 有着重要的意义。 4．将土壤转换函数和单一参数模型结合起来,不但可以估算土壤水分运动参 数,而且还可以直接估算各参数空间变异的变异系数。这是进一步研究大尺度区域 非饱和土壤水分运动参数空间变异行之有效的方法。 5. 在对土壤颗粒组成的分形维数、土壤稳定入渗率及土壤饱和导水率分析的 基础上,建立了相应的土壤转换函数,具有比较高的拟合精度,可满足预测的需要。 6．在单一参数模型和土壤转换函数的基础上,借助地理信息系统,建立了土壤 水分运动参数的空间分布图和土壤理化参数的空间分布图,并对空间分布特征进 行了分析。