地下水深埋区土壤水资源实验站剖面分布的研究.docx

1、第28卷第3期2008年6月水文JOURNALOFCHINAHYDROLOGYVol.28No.3Jun.,2008地下水深埋区土壤水资源实验站剖面分布的研究寇建林(河北省保定水文水资源勘测局，河北保定071000)摘要：利用冉庄实验站蒸渗仪的实测资料，对上填水资源量及其剖面分布，进行了具体分析计算。在种植小麦、玉来情况下，算得土壤水登源的剖面分布。0.3m以上的耕作层占46.4%；Im以上占84.3%；2m以上占91.8%。关键词：土壤水资源；别面分布中图分类号：P332.2文献标识码：A文童编号：1000-0852(2008)03-0077-02收福日期=2006-07-10作者简介:寇建

2、林(1953-),男，河北定州人.程师.长期从事水文水资源实睑研究工作。1 土壤水资源的基本概念1.壤水是指在水循环过程中，储存和运移于包气带士.壤中的水份。它受大气降水补给，在重力作用下入渗补给地下水。在作物和，象因素影响下蒸散发。土壤水就是在这种不断补充和消耗中达到平衡。对于某一时段上壤水平衡方程式为：(P+Yc+£；g)-(R"H却+R+E+T)=ZkW(1)式中：”为降水量；片为凝结水斌；Eg为潜水对土壤水的补给量；R为地表径流为地下水入渗补给址；却为雨期蒸发量；R为植物截留量匕为土壤蒸发址；r为植物散发依；为土壤水变量，根据(1)式水平衡原理，土壤水资源可以表示为

3、：W产P+Vc+Eg-R-&-Ep-R=E+T+(2)可以看出，土壤水资源可以用补给项表示，也可以用消耗项表示。实际上，土壤水资源就是由大降水补进土壤，再从土壤中蒸散发出来的水质。它虽然不能人为的转移或储存，但可以自然或人为的被植物利用。故其具有资源的性质。2 土壤水资源的形成过程降水进入国间上埃.首先被表层土壤吸收，增大上壤含水祖，并逐渐向下入渗.降水越大，或者雨的土壤含水届越大，向下入渗的就越深。当土壤含水量超过田间持水/时，形成敢力水，就会一直向下入渗，达到潜水面形成入渗补给段。同时，在弋象因素和作物影响下，蒸散发现象随时都在进行。在上壤湿润时蒸散发较浅，当土壤干早或作物旺盛时.

4、蒸散发现象就向深层发展，甚:至到达潜水面。在降水鼠中，除r超渗或蓄满产流形成地表径流的外，都要渗入土壤中。在包气带上层中的水，除r形成重力水入漆补给地下水以外.滞留或运移于上壤中的水，终究要形成蒸散发鼠逸出地面，这就是土壤水资源。冉庄水资源实验站.设有面积为lOn?的大型地中蒸渗仪。从观测资料中可以清楚的看出土壤水资源的形成过程。图1是8m测筒1994年各时段降水在包气带上层中的累积图。7月17日降水质49.9mm,入渗深度到1.0m；7月711日降水89.9mm,入渗深度到1.8m；8月26日9月11日降水218.6mm,形成较大的重力水团，入渗直达潜水层，补给地下水。在以后的时段里，没有多

5、少降水，在包气带储存的重力水团，逐渐向下运移，直至潜水层。图1中的各条线，就是各时段的降水量人渗到包气带上层中，在不同深度形成的上壤水增量的累积图。从8m潜水面处，割掉下面的入渗补给量，上面的就是土壤水资源在土层中的剖面分布。图18m测简1994年各时段降水在包旬带上层中积果图3 土壤水资源剖面分布的计算方法根据内庄水资源实验站的观测项目，8m蒸渗筒可以列如下水平衡方程式：叩心产ET土W=PH-R4r(3)W±=W,-I=ET-I±LW(4)式中：E7为蒸散发地；眼"“为实测上壤水资源鼠；呼为天然I:壤水资源量;/为灌水忱。(3)式中的右边各项都是实验站的实际观测

6、项目，所以蒸散发以由计算求得。由于每年的7878蒸散发虽不一定与补给项平衡，所以，蒸散发虽中还要增找一个土壤水变*才是实际土填水资源做。土壤水资源分布在包气带土层中，只有被作物根系吸收利用，才有价值。同时也只有被不同作物、不同生长期、不同深度的根系吸收利用，才能形成有效的土壤水资源。所以，分析土壤水资源的剖面分布和变化规律，对于农业生产和规划、作物种植和管理，以及林业和生态环境等都有重要意义。根据冉庄水资源实验站，在均质亚砂土测筒中，种植小麦、玉米情况下，用实测资料分析计算，试图求得土壤水资源的剖面分布。在lOm?的测筒中插入三支中子仪测管，同一深度三支测管土壤含水量的平均值作为该点的土壤含水

7、龈。全剖面每20cm一个测点。每510d实测一次土壤含水量，降水(灌水)前后加Mo可以比较准确的控制测筒土壤水的变化过程。根据(3)式，当一个时段(P+I-R-ET)>0时，称为入渗时段。多余的水渗入土壤中，增大土壤储水林。渗入土填中的水在剖面上如何分布，可以作以下计算。每20cm一层，从地面向下逐层计算土壤水增虽通过某一深度向下入渗蛾为凡户(P+I-A-时)-AW如如此从地面向下逐层计算，可得到各个深度的向下入渗信儿。当计算到/代W0时，加这一深度就是这一时段的最大入渗深度。入渗最的计算见表1。衰1可入泠水计算衰注：7月17日P=49.9mm,£T=22.96mm；7月711

8、日P=89.9mm,深度(m)实储水ft(mm)土壤水ittft(mm)可人溥水髭(mm)7.17.77.117.1-7.77.7-7.117.77.11026.9460.020.244.745.952.51.26.625.7453.420.489592.6108.63.116.022.6437.420.6134.0144.4168.010.423.612.2413.820.8180.0198.7230.118.731.400£7»29.88mm0如7月17日降水去蒸散发盘49.9-22.96-26.94mm,就是这一时段渗入土壤中的可入津水量。去0.2m深度以上的土壤水增

9、量1.2mm.剜下的25.74mmtt是通过02n深度的向下入渗&同样用26.94mm戒去0.4m以上的土填水ittft3.1mm,«下的22.64mm就是通过0.4m深度的向下入当计算到0.8m时，巳无水向下入渗，说明这一时段的入濯到此为止。这样逐时段逐层循序计算，即可得到各入渗时段各深度的入渗水量。将一年内各入渗时段同一深度的入渗水量累加，即可得到一年内入渗水量在剖面上的分布(如图1)。将8m潜水面处的入渗补给量去掉，上面这部分水缺就是土填水资源。上面是根据(P+I-R-ET)计算的入渗虽，实际上，入渗时段的蒸散发M(£T),也是先渗入土壤再蒸散发出来。只是用分

10、段观测的方法，这部分水量没有在剖面上显示出来。所以应该将这部分水量还原到剖面中去。为此，可以选取一些有代表性的蒸散发时段，分别计算蒸散发置的剖面分布。然后进行综合，求待有代表性的蒸散发蛾剖面分布。利用这种蒸散发蛾的剖面分布，将入渗时段的蒸散发&(ET),分配到剖面中去。这样就可以求得实测土壤水资源(呼*宴)的剖面分布。因为在实际观测中包括灌水址在内。为了求得天然土壤水资源M(lTt)的剖面分布，还要将灌水械(1)从剖面中扣除。所以还要求得单纯灌水蚯的剖面分布，将灌水量(。从剖面中扣除.求得JT.的削面分布。利用这种计算方法，分析求得冉庄水资源实验站的土坂水资源的剖面分布如图2O平均年降

11、水触586.5mm,土壤水资源量为463.0mm。其剖面分布从图2看主要集中在表层。0.3m以上耕作层占46.4%,Im以上占84.3%,2m以上占91.8%。不同深度以上土壤水资源的比例()图2再庄水资源实验站土壤水资源削面分布图4几点认识(1) 由于水资源的紧张趋势，土壤水资源必将引起更多的关注。利用再庄水资源实验站，大型蒸溢仪土壤含水虽测次多，测点密的实测资料，提出这种计算土壤水资源量及其剖面分布的方法。对于深入研究土壤水的动态变化规律，以及不同作物、不同生长期在不同土层需水景的定量分析研究，都有重要意义。(2) 土壤水资源是在“四水”转化中形成的。它与地表径流和地下水补给有此多彼少的特点。同时它的剖面分布除了与土填和气象因素有关外，还与作物种类和耕作技术等有直接关系。对土壤水的利用率越高，形成土壤水资源就越多。所以，在同等降水量情况下，不同土壤，不同作物就有不同的土壤水资源量及其剖面分布。(3) 实验站的资料，可以在特定条件对土壤水资源的形成过程和变化规律进行研究。今后还应有针对性的进行试验，对将来的土壤水