城郊土体剖面含水量监测与对比研究.docx

1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665/2011/19(5)-0656-08城郊土体剖面含水量监测与对比研究唐朝生施斌高磊刘春赵理政(南京大学地球科学与工程学院南京210093)摘要城市化的快速发展对城市地质环境尤其是地下水环境产生了深远的影响。以南京市为研究对象，在城区和郊区分别设立长期监测站，采用PR2对南京地区2(X)9年69月期间典型地表环境下Im内土体含水量的H变化进行了监测，并对监测数据进行了系统的对比分析。结果表明:土体含水柄的日变化规律主要受气候因素的制约,其对日气候因素的敏感程度随深度的增加而递减，城区土体的含水量受气候昭影响程度

2、在总体上弱于郊区；通过对比，城市土体中的含水积普遍低于郊区，存在明显的城市干岛效应，在69月期间，平“干岛强度为-9.1%,日最大干岛强度达-20.7%,月最大平均干岛强度出现在7月，达-17.0%，月最小平均干岛强度出现在9月，只有-8.5%；在不同的地表环境下，土体含水量的时空变化规律及分布特征存在差异，其中水泥环境下土体削面平均含水故最小,其次是草地环境和裸土环境，说明城区水泥地面对城市干，眼效应起到明显的促进作用；在69月期间，城区土体剖面平均含水量为裸土环境(26.9%)水泥环境(25.6%)草地环境(17.5%)，而郊区为草地环境(37.6%)裸士环境(37.0%)水泥环境(36.

3、0%)，其中城郊平均含水量差值最大的为草地环境，其次为水泥环境和裸土拜境。关键词城市化水资源土体剖面含水此城市干岛效应南京市中图分类号:P642文献标识妈:AMONITORINGANDCOMPARINGOFSOILPROFILEWATERCONTENTSINURBANANDSUBURBANAREASTANGChaoshengSHIBinGAOLeiLIUChunZHAOUzheng(SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing210093)AbstractTherapiddevelopmentofurbanizati

4、onsignificantlyinfluencestheurbangeologicenvironmentandespeciallytheundergroundwaterenvironment.Inthisinvestigation,twolong-termsoilwatermonitoringstationswerebuiltinurbanandsuburbanareasofNanjingcity.ByusingPR2,thesoilprofilewatercontentsinonemeterdepthweremonitoredeverydayfromJunetoSeptemberin2009

5、.Itisfoundthatthesoilwatercontentwassignificantlycontrolledbyweathercondition.Ilssensitivitytoweatherdecreasedasthedepthincreased.Acomparisonofthedataobtainedfromthetwostationsshowsthattheeffectofweathertowatercontentintheurbansoilisnotassignificantasthatinthesuburbansoil.Thewatercontentintheurbanso

6、ilisgenerallylowerthanthatinthesuburbansoil.Anobviousurbandryisland(UDI)effectisobserved.DuringtheperiodofJunetoSeptember,IheaverageUDIintensityis-9.1%,thehighestdayUDIintensityisabout-20.7%,thehighestmonthUDIintensityobservedinJulyisa-bout一17.0%,andtheminimalmonthUDIintensityobservedinSeptemberisab

7、out-8.5%.Inaddition,itis*收稿H期：2011-01-20；收到修改稿H期：2011-04-20.基金项目：国家自然科学基金项目(41072211),高等学校博土学科点专项科研基金(新教师基金课题)(20090091120037).国家自然科学基金重点项目(40730739).第一作者简介：唐朝生，主要从事工程地质和环境工程研究工作.Email:tongcha(henfishownthatthetemporalandspatialvariationsofsoilwatercontentsdependontheunderlyingsurfaceproperties.Fore

8、xample,theaveragesoilprofilewatercontentundercementcoverislessthanthoseundergrassandbaresoilcovers.ItindicatesthatcementcoverinurbanareacanobviouslyintensifytheUDIeffect.Duringthemonitoringperiod(fromJunetoSeptember),itisfoundthat,inurbanarea,theaverageprofilewatercontentsunderbaresoilcover,cementco

9、verandgrasscoverare26.9%,25.6%,and17.5%,respectively；whereasinsuburbanarea,thethreeaverageprofilewatercontentsare37.6%,37.6%,(36.0%,respectively;thewatercontentdifferencesbetweentheurbanandsuburbansoilsforgrass,cementandbaresoilcoversarethehighest,theintermediateandthelowest,respectively.KeywordsUrb

10、anization,Waterresource,Soilprofile,Watercontent,Urbandryislandeffect,Nanjingcity1引言城市是人类社会发展过程中最普遍和最大的人造工程。据国家统计局资料，2010年我国城镇人口达6.3亿，城市化率达50%,目前我国的城市正在以有史以来最快的速度发展。在此过程中，大量建筑群与水泥、柏油、陶瓷和石料等铺设的硬化路面,几乎完全改变了自然土体上界面的形貌和性质，从而导致城市大气环境、生态环境、水环境以及它们之间的物质与能量的循环方式等都与郊区存在显著差异。郭军等在对天津近40a的气象观测资料进行分析后，发现天津地区年及四季

11、的气温变化与天津的城市发展密切相关，市区年平均以及各季平均气温变化幅度明显高于周边各区。我国增温明显的华北地区，19612000年间由城市扩张引起的年平均气温增加值达0.44T,占全部增温的38%,城市引起的增温速率为0.113C-lOaT。Karl等对美国城市和乡村观测站进行了全面的比较，发现城市增温和人口数扯之间存在明显的非线性关系。除此之外，城市的发展还会对局部地区的降雨分布规律产生影响。许多研究表明，城区的降雨概率和降雨量:普遍比郊区高6：。Wang等对北京地区40a来的冬季降雨资料进行分析后发现，在1980年以前,北京的城市化进展相对缓慢，南部地区的降雨量高于北部地区，而在此之后，北

12、京城市化进入快速发展期，南部地区的降雨量开始低于北部地区O由于城市中各种人类活动和工业活动相对集中，地表植被不断退化，原有生态平衡逐渐被破坏,导致城市中生物多样性降低和外来物种入侵概率增加等负面影响,8，0；o随着城市扩张速度不断加快,城市地下环境问题也H益突出，主要包括2个方面:一是土壤环境问题【I，二是地下水环境问题：，3，4o尤其是地下水，它作为许多城市中部分、甚至唯一的供水水源，是城市发展的基础和命脉，也是居民身体健康和城市生态良性发展的保障3）。然而，同郊区相比，城市中地下水污染和水质恶化问题要严重得多，已对全球构成威胁，成为制约城市可持续发展的重要因素。国内外围绕这一课题已经开展了

13、大量的研究工作，如Wang：和Ren等赋的研究发现，快速的城市化进程会加速水质的恶化，城市用地的增加与地下水污染程度呈正相关系。不仅如此，由于城区强烈的人类活动和特殊的地表结构，整个地下水的循环以及地下水资源在土体中的时空分布也会受到影响，这些影响在一定程度上制约了城市的长期健康发展和地下水的有效利用。当城市和郊区之间土体中的含水量发生显著变化时，土体的工程性质也会随之改变，建于地表或地下的建筑结构有可能失稳或被破坏。然而,这方面的问题一直.被人们所忽视，前人的研究基本上局限于城区和郊区地表水体的分布特征及水质变化，关于城市和郊区之间土体剖面中水分的时空变化规律及分布特征的报道还比较鲜见。本文

14、以南京市为研究对象，分别在市区和郊区设立了两个长期监测站，定期对土体剖面Im深度内的含水量变化情况进行监测，通过对测得的数据进行对比分析，从而揭示城郊土体剖面中水分的变化规律及二者之间的差异。2监测方案.2.1监测站为了掌握城郊土体剖面含水量的变化规律，课题组在南京城区和郊区分别布设了K期监测站。城区的监测站位于南京市红山路旁的南汽大院内，郊区的监测站位于江浦区的高庙村（图1）。为了研究地表环境对土体剖面含水量的影响，在监测站内分别选取典型的裸土、草地和水泥覆盖环境为具体监测点。此外，考虑到城郊2个监测站相距较远(直线距离约40km),局部土体性质和地层可能存在差异，对监测结果的可比性可能会产

15、生影响。因此,为了保证城区和郊区监测环境的初始条件一致,进一步提高监测工作的质量和数据的可靠度，课题组采取客土置换的方式，分别在城区和郊区的监测站内人工挖坑，各埋入一根长1.5m,直径0.3m的PVC管，并在两根PVC管内按相同的干密度人工填入同一种土，在填土过程中采用分层击实法,每次击实厚度为5cm,保证管内各处密度基本一致。在此人工填土环境中也各设立了一个监测点，以避免或最大限度降低土质条件等客观因素对监测工作的影响。图I城区和郊区监测站分布图Fig.1Thelocationsofthemonitoringstations2.2监测内容在监测站内各典型地表环境中选好具体监测点(4个)后，钻

16、孔并布置传感器，钻孔深度为Im。本次研究中分别对剖面上距地表100、200、300、400、600和1000mm处6个深度位置的含水量进行监测。2.3监测仪器监测含水量采用的仪器为英国Delta-TDevicesLtd公司生产的PR2土壤剖面水分速测仪，该仪器呈杆状(图2(a),全长1350mm,直径25mm,配有1200cm长的保护套管。沿PR2长度方向上按不同的间距分布有6个电子传感器，测量时只需将套管连同PR2一起插入钻孔中(图2(b),便可户时得到上述6个深度位置的土体含水量。PR2的钮程为0%100%(it?mi),测量精度为4%(m3-m-3),工作温度为-4060乞，具体工作原理

17、可参考文献18。2.4监测时间监测工作开始于2009年6月初,结束于2009年图2PR2土壤剖面水分速测仪Fig.2ThePR2sensorforsoilprofilewatercontentmeasurementio月初。在这4个月内，每天下午2点同时对城区和郊区2个监测站内土体剖面的含水量进行测量。3结果分析与讨论3.1城区和郊区土体剖面含水量的时空差异本次研究中，在城区和郊区各设立了4个监测点，其中3个点分别X寸应不同的地表环境(草地、裸土和水泥)，另外1个点为人工填土环境，土体含水量的监测深度分别为100、200、300、400、600和1000mm。图3给出了城区和郊区4个典型深度处

18、(100、200、300和1000mm)土体含水量随日期的变化，图中的含水量是通过对监测站内4个测点同一深度处的测量值取平均而得。从图上可以看出，土体含水量随日期的变化比较随机，曲线呈不规则的锯齿形，存在多个峰值和谷值。这主要是因为浅层土体的含水量受大气降雨和蒸发等气候因素的制约。降雨越大越集中，土体得到水分的补给越充分，含水量相应增加，相反，在晴朗和干燥的气候条件下，土体中的水分会蒸发到大气当中，含水量降低。为了定量描述土体含水量-日期曲线的波动程度,本文引入峰谷极差平均值的概念。峰谷极差平均值V的定义如下：|mrm2|+|m2-m3|+.-+m-mn“j式中,叫代表曲线上连续出现的相问的峰

19、值或谷值。V的物理意义是波形曲线上相邻峰谷值之差绝aooi-7-i2000-1200(4-1200B-7-1200M-1200M-1200B-1G-I日期00日期Oaooi-7-i2000-1200(4-1200B-7-1200M-1200M-1200B-1G-I日期00日期Oaoo4*iaoc-7.ixxw-e-i2oo.iaooa-io-i2oo4-i2000-7-1200&4-1a(x-iaa-io-in期日期图3城郊土体剖面不同深度处平均含水量随日期的变化Fig.3Variationofaveragewatercontentatdifferentdepthswithdateinurba

20、nandsuburbansoil对值的平均值。一般情况下，V越大,说明曲线的波动程度越剧烈；V越小，则曲线越平滑；对于直线,由于不存在峰值和谷值,或者峰值与谷值相等,V为Oo表1给出了城区和郊区各深度处平均含水量-日期曲线的极差平均值。从表中的数据可知，除100mm外的任何深度处，郊区的V值普遍高于城区，说明相对城区而言，郊区土体的含水量受气候因素(降雨和蒸发)的影响更明显、更直接。除此之外，表中的数据还表明，无论城区还是郊区，随着深度的增加,V值有减小的趋势,土体含水量随日期的波动程度逐渐减弱，说明气候因素对土体剖面含水量的日影响深度是有限的，并且主要发生在0600mm以内。这主要跟雨水在土

21、体剖面上的入渗补给和土体中水分的蒸发过程有关：表1各深度处土体平均含水-日期曲线的极差平均值Table1Averagevalueofpeak-valleydifferencedeterminedfromsoilwatercontent-datecurvecorrespondstodifferentdepth深度/mm1002003004006001000城区丫值/(%)郊区丫值/(%)5.16.05.0(1) 雨水的入渗补给首先从表层土体开始，入渗速率取决于土体自身的渗透性,土体深度越大,水分的入渗路径和所需时间也越长，存在一定的滞后效应。

22、如图3中圆圈标记的郊区某一峰值含水量数据所示，在100mm处,该峰值对应的时间为8月30日，在200和300mm处，该峰值对应的时间为8月31日，在1000mm处,含水量达到该蜂值的时间为9月1日，由此可见水分在土体剖面中入渗的滞后效应非常明显。(2) 由于入渗过程中水分不断被土体吸收，深部土体接收到的补给水量较浅层土体要小，含水量的波动程度必然会因此而减弱。(3) 蒸发是液态水汽化的过程,一般也从表层土体开始，只有当表层土体与大气界面间的相对湿度梯度达到平衡时，深部土体中的水分才会在毛细力作用下向上迁移而蒸发。深度越大，水分的迁移路径越K,蒸发速率越慢，含水最的变化越小。Nahlawi和Ko

23、dikara对不同厚度的土样开展了室内蒸发试验,发现蒸发速率随土层厚度的增加而减小,蒸发时间随土层厚度的增加而延长3。该结果也间接反映了土层深度对剖面水分蒸发的影响。除此之外，从图3中的曲线还可以观测到，随着深度的增加，曲线逐渐平滑，气候日变化因素在曲线上的反映逐渐消退，取而代之的是更长周期的气候因素，如月气候因素或者季节性气候因素。以1000mm处郊区的数据为例，曲线形状基本呈“反映了69月期间土体含水最在该深度内的总体变化趋势，即6月和7月增加，在7月下旬达到峰值，随后开始降低,大约在8月中旬后土体含水量又呈现缓慢上升趋势。这同南京市69月的降雨情况基本一致。由此可以认为，在1000mm深

24、度处，土体含水量的变化趋势主要受月总体气候因素的制约。通过对每天各点测得的Im内含水量数据求平均值，得到城区和郊区土体剖面Im内平均含水量随日期的变化(图4)。从图上可以看出，城区土体剖面日平均含水量明显低于郊区，最大差值出现在7月11日，为-20.7%。其中，从6月到9月，城区所测得的所有含水量数据的平均值为25.5%,比郊区低12.4%，说明城区地下土壤环境相对周边的郊区而言要干得多,存在显著的城市干岛效应。为了对城市干岛效应进行定量描述，本文引入城市干岛强度的概念，它是指城市与对应郊区在同一时间尺度和剖面深度内的含水lit差，-般为负值，该差值的绝对值越大表示干岛效应强度越高。由此可见，

25、在69月间,南京市7月11日的.干岛强度最大，平均干岛强度为-12.4%o日期图4土体剖面Im内平均含水量随日期的变化Fig.4VariationofaveragesoilwatercontentinImdepthwithdate.也贮*MW-g髭我-H表2给出了69月期间城郊土体剖面Im内含水量月平均值及干岛强度。对于城区而言，8月的平均含水段最大，为27.8%,郊区的最大值出现在7月，为42.9%o其中7月的干岛强度最高，达-17.0%,其次为8月，达-13.1%。表2城郊土体剖面Im内含水月平均值及干岛强度Table2AveragesoilwatercontentinImdepthfor

26、eachmonthandthecorrespondingdryislandintensity月份6月7月8月9月6-9月城区0)/(%)20.925.927.825.725.5郊区(2)/(%)32.442.940.934.237.9干岛强度-(2)/(%)-11.5-17.0-13.1-8.5-12.4表3给出了69月期间城郊土体不同剖面深度处的平均含水量及干岛强度。从表中的数据可以看出，深部土体的含水量一般高于浅层土体；不同剖面深度对应的干岛强度不同，呈现两端低中间高的趋势，即400mm处干岛强度最大，为-27.1%,靠近地表或1000mm处干岛强度相对较低。这些数据表明城市干岛强度是一个

27、动态变化的参数，受气候和地质条件等因素的影响。表36-9月期间城郊土体不同剖面深度处的平均含水及干岛强度Table3AveragesoilwalercontentatdifferentdepthinurbanandsuburbanareaduringtheperiodofJunetoSeptember深度/mm1002003004006001000城区0)/(%)19.125.838.8郊区(2)/(%)23.029.834.746.145.343.7干岛强度-/(%)-2.9-2.7-13.2-27.0-19.5-4.9前文的对比分析是在对监测站内多个监测点的数据取平

28、均值后进行的，所得到的结果和规律在统计意义上是可靠的。为了进一步验证所得的结果,下文将单独对填土环境中测得的数据进行对比和分析。表4给出了人工填土环境中土体含水量-日期曲线的峰谷极差平均值，跟表1相比有相似的规律,即填土环境中郊区土体含水量受气候的制约程度较城区强，随着深度的增加，土体含水量-日期曲线逐渐平滑。图5给出了人工填土环境中土体剖面Im内平均含水量随日期的变化，与图4具有相似的特征，郊区土体的平均含水量明显高于城区，但城郊最大差值出现在7月23日，为-17.9%。其中，69月间,城区填土环境中土体剖面Im内的平均含水量为31.8%,郊区对应值为40.9%,城市干岛强度为-9.1%，比

29、图4所得的-12.4%稍低。将表5和表表4人工填土环境中不同深度处土体含水-日期曲线的峰谷极差平均值Table4Averagevalueofpeak-valleydifferencedeterminedfromsoilwatercontent-datecurveforGllingsoilenvironmentatdifferentdepths6的数据同表2和表3对比，也会得到相似的规律,这些结果再次验证了前文分析结果的可靠性。深度/mm1002003004006001000城区黄值/(%)郊区V值/(%)60-人工顼土环境

30、55-55-50-20.,.2009-06-012009-07-012009-08-012009-09-012009-10-01,日期城区-O-郊区.*也*长SUM泊姓w图5人工填土环境中土体剖面Im内平均含水量随日期的变化Fig.5VariationofaveragesoilwatercontentinImdepthwithdateinGHingsoilenvironment表5人工填土环境中城郊土体剖面Im内含水月平均值及差值Table5Averagesoilwatercontentin1n】depthforeachmonthandthecorrespondingdifferenceinf

31、illingsoilenvironment月份6月7月8月9月69月城区填土0)/(%)29.432.533.731.131.8郊区填土/(%)36.843.042.340.540.9差值-/(%)-7.4-10.5-8.6-9.4-9.1造成上述城郊土体中水分场差异和城市干岛效应的原因,可归咎于城市化对局部地理、地质和大气环境的改变。(1)城市化改变了原有自然地表环境。在城市化过程中，自然的裸土和绿地被水泥、沥青等人为材料作为新的地表介质所替代，由于这类人为材料的渗透性较裸土和绿地要低得多，雨水很难快速入渗到下面的土体中，大部分降雨以地表径流的形式进入城市地下发达的排水系统，只有少部分降雨被

32、土体吸收。因此，城市化实际上相当于在哀6人工填土环境中69月期间城郊土体不同剖面深度处的平均含水量及羞值Table6AveragesoilwatercontentatdifferentdepthinurbanandsuburbanfillingsoilenvironmentduringtheperiodofJunetoSeptember深度/mm1002003004006001000城区填土/(%)17.332.230.732.641.236.8郊区填土/(%)28.838.643.644.847.641.9菱值-/(%)-11.5-6.4-12.8-12.2-6.5-5.2地表附加了一个人为

33、的防水帷幕，一方面对地下土体水分的补给途径造成障碍，另一方面对地下土体水分的顺利蒸发也产生制约,从而对城区土体水分场随气候波动起到一定的缓冲作用20o(2)城市化导致了城市热岛效应的形成。城市热岛效应是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象，这在一定程度上促进了土体水分的蒸发。此外,城市化过程中过度开采地下水可能也是导致城市干岛效应的原因之一O因此，在今后的城市规划过程中，有必要进一步提高地表透水性材料的覆盖率和绿地的规划比例,增加城市地下水的补给途径和补给源，有节有度地对城市地下水进行开采利用，从而使城郊土体中水分场达到合理的平衡。3.2地表环境对土体剖面含水量的影响在综合城区和郊区的数据后，

34、得到了三种典型地表环境下土体剖面Im内平均含水量随日期的变60-150-40-20-2009-06-012009-07-012009-08-012009-09-012009-10-01日期图6不同地表环境下土体剖面Im内平均含水量随日期的变化Fig.6Variationofaveragesoilwatercontentin1mdepthwithdatefordifferentsurfaceenvironment化(图6)。从图中可以看出，各地表环境下土体含水量随日期均存在不同程度的波动。通过计算图6中曲线的峰谷极差平均值V,得到如下规律:水泥环境草地环境裸土环境。说明水泥环境下土体剖面含水量的

35、日波动程度最弱，受气候的制约程度最小。这与前文的分析结果是一致的，主要是因为水泥的渗透性较低，对降雨的入渗和土中水分的蒸发都起到一定程度的缓冲作用。对于草地，由于植物根系对水分的吸收、蒸腾作用以及冠层对阳光的遮挡和反射，这些因素能对土层中的水分起到适当的调节作用，削弱气候变化的直接影响，其V值小于裸土是正常的。在对各地表环境下的所有含水量数据求平均后，得到裸土环境土体剖面Im内的平均含水最为33.4%,而草地环境和水泥环境分别为31.1%和30.0%,该结果间接说明了地表水泥界面的增加会加剧城市干岛效应强度C表7给出了不同地表环境下城郊土体剖面Im内含水量月平均值及差值。从给出的数据可知，无论

36、在何种地表环境F,城区土体平均含水量峰值出现的时间均晚于郊区，即城区在8月达到最大值，而郊区则在7月就达到最大值。表7的数据还表明，即使在地表环境相同的情况下，城区土体含水量普遍低于郊区，其中最大差值均出现在7月。在69月期间，城区土体剖面平均含水岚为裸土环境(26.9%)水泥环境(25.6%)草地环境(17.5%)，而郊区为草地环境(37.6%)裸土环境(37.0%)水泥环境(36.0%)，其中城郊平均含水量:差值最大的为草地环境，达-20.1%,其次为水泥环境和裸七环境。表8给出了6-9月期间不同地表环境下城郊土体不同剖面深度处的平均含水量及差值。从表中的数据可以看出，.在相同深度处，由于

37、地表环境不同，对应的含水量差值也不同，但最大差值均出现在400mm处，且以草地环境的差值最大，达-38.2%,其次是水泥环境和裸土环境，分别为-33.7%和-24.4%。这些数据说明，不同的地表环境对土体水分场的影响程度不同，即使是相同的地表环境，由于城郊之间气候、地下水供给等其它诸多因素的差异,土体水分场也会存在差异。表869月期间不同地表环境下城郊土体不同剖面深度处的平均含水及差值Table8Averagesoilwatercontentatdifferentdepthsandthecorrespondingdifferencefordifferentsurfaceenvironmenti

38、nurbanandsuburbanareasduringtheperiodofJunetoSeptember深度/mm1002003004006001000裸土城区24.620.719.522.926.347.8环境/郊区21.532.730.847.347.642.3(%)差值3.2-12.0-11.3-24.4-21.45.5草地城冈16.127.614.0环境/郊区26.932.337.948.443.536.8(%)差值-10.8-4.7-23.9-38.2-35.4-7.6水泥城区22.428.021.710.727.843.2环境/郊区15.024.544.4

39、42.153.9(%)差值-112.9-2.8-33.7-14.2-10.74结论在南京市城区和郊区建立了长期监测站，对2009年69月期间不同地表环境下土体剖面Im内的含水量变化进行了监测，通过对监测结果进行分析，得到如下结论：Table7Averagesoilwatercontentin1mdepthforeachmonthandthecorrespondingdifferencefordifferentsurfaceenvironmentinurbanandsuburbanarea地表环境裸土环境/(%)草地环境/(%)水泥环境/(%)监测站城区郊区差值-城区郊区差值-城区郊区差值-6月

40、21.230.8-9.711.429.2-17.821.832.9-11.17月29.042.8-13.816.042.2-26.125/943.6-17.78月30.341.5--20.827.239.1-11.99月26.031.9-5.819.536.1-16.626.128.3-2.26-9月26.937.0-10.117.537.6-20.125.636.0-10.3表7不同地表环境下城郊土体剖面Im内含水量月平均值及差值(1) 在土体剖面上，深度越浅，含水量受气候因索的影响越显著，当深度600mm时，日气候因素对土体含水景的影响程度逐渐减弱；土体的含水量变化

41、在深度方向上存在一定的滞后效应，深度越深，滞后效应越明显；通过对比发现，城区监测站土体含水量随气候的波动程度总体上弱于郊区。(2) 城区监测站土体的平均含水量低于郊区，存在明显的城市干岛现象。在6-9月期间，Im深度内土体的平均干岛强度为-9.1%,0最大干岛强度为-20.7%,其中7月的平均干岛强度最大，为-17.0%,9月的平均干岛强度最小，只有-8.5%；在深度方向上，监测区土体千岛强度呈现随深度的增加先增加后减小的趋势,在400mm处达到最大值-27.0%。(3) 在不同的地表环境下，城郊土体含水量的时空变化规律及分布特征存在差异。其中水泥环境下土体剖面平均含水量最小，受气候的影响程度

42、最弱，其次是草地环境和裸土环境；在城区监测站，土体剖面平均含水量为裸土环境水泥环境草地环境,而郊区监测站为草地环境裸土环境水泥环境；城郊平均含水量差值最大的为草地环境，达-20.1%，其次为水泥环境和裸土环境。需要指出的是，由于现代城市在地理位置、面积、纬度、结构、功能、用地规划等方面的复杂性和差异性，城市土体水分场监测站的代表性及监测结果的多样性问题是不可避免的。本文所得的结论亦存在不可避免的时空局限性。构建大范围、长期、高效的城市土体水分场监测网将成为今后一段时间内的巨大挑战。致谢参加本次南京城郊土体剖面含水量监测的其他课题组人员还有：魏广庆、卢毅、席均、甘宇宽等,对他们付出的工作，在此深

43、表谢意。参考文献1 郭军，李明财，刘德义.近40年来城市化对天津地区气温的影响:JJ.生态环境学报，2009,18(1):29-34.GuoJun,LiMingcai,LiuDeyi.EffectsofurbanizationonairtemperatureofTianjininrecent40years.EcologyandEnvirvnmcntaSciences,2009,18(1)：29-34.2 周雅清，任国玉.华北地区地表气温观测中城镇化影响的检测和订正J.气候与环境研究，2005,10(4):743-753.ZhouYaqing,RenGuoyu.Identifyingandcor

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