紫色土土壤入滲過(guò)程預(yù)報(bào)模型研究.pdf

1、紫色土是三峽庫(kù)區(qū)重要的土壤資源，但由于該區(qū)降水在時(shí)空上的分布極不均勻，暴雨和季節(jié)性干旱的頻繁發(fā)生導(dǎo)致的水土流失和土地生產(chǎn)力下降是限制當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。土壤入滲過(guò)程是流域水文循環(huán)的重要組成部分，深入剖析紫色土土壤入滲特性是認(rèn)識(shí)該區(qū)土壤侵蝕規(guī)律的基礎(chǔ)，也是解決該區(qū)季節(jié)性干旱問(wèn)題和提高旱地雨水利用程度的基礎(chǔ)。對(duì)涪陵區(qū)南沱示范區(qū)內(nèi)不同土地利用方式下的土壤入滲特性進(jìn)行了分析，將國(guó)內(nèi)外較為可靠的土壤水分入滲模型在紫色土地區(qū)的適用性做檢驗(yàn)，篩選

2、出最優(yōu)模型，同時(shí)利用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究了土壤特性的空間變異性，建立了土壤入滲特性參數(shù)、土壤入滲模型參數(shù)與土壤理化特性間的經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型，其主要結(jié)論如下： (1)本研究利用Kostiakov入滲公式、Horton入滲方程、Green-Ampt入滲公式和Philip入滲公式的綜合形式在紫色土的適用性進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果顯示Horton入滲方程擬合曲線的相關(guān)系數(shù)最高，不論是在入滲的衰退階段還是穩(wěn)定階段，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值間的誤差均最小，可以作為

3、表達(dá)紫色土土壤入滲過(guò)程的模型。Kostiakov入滲公式、Green-Ampt入滲公式和Philip入滲公式的綜合形式入滲模型擬合曲線較差。Kostiakov入滲公式在入滲衰退階段該擬合效果較差，尤其是在菜地和菜地+柑橘地?cái)M合效果最差，在穩(wěn)定入滲階段，擬合效果相對(duì)較好；Green-Ampt入滲公式和Philip入滲公式的綜合形式在入滲衰退階段的計(jì)算值普遍低于實(shí)測(cè)值，入滲穩(wěn)定階段的計(jì)算值均高于實(shí)測(cè)值，而且其穩(wěn)定階段計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的誤差也是

4、所選入滲公式中最大的。 (2)土壤入滲特性存在極大的空間變異性，變異系數(shù)Cv=210.12﹪；同時(shí)變異性呈現(xiàn)出明顯的隨機(jī)性，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后，土壤穩(wěn)定入滲率f近似服從正態(tài)分布，變異系數(shù)Cv=105.93﹪，仍呈現(xiàn)極強(qiáng)的變異性。 (3)由于土壤理化特性可能是導(dǎo)致土壤入滲特性變異的影響因素，對(duì)土壤理化特性(機(jī)械組成、容重、孔隙度、有機(jī)質(zhì)、團(tuán)聚體)進(jìn)行了同步分析，其變異系數(shù)位于4.16～53.03﹪之間，以毛管孔隙度和容重的變異

5、性最小，變異系數(shù)分別為4.16﹪和9.89﹪，屬于弱變異性，其它土壤理化特性的變異系數(shù)介于9.89～53.03﹪之間，屬于中等變異性，非毛管孔隙的變異系數(shù)為53.03﹪，變異性最大。 (4)合理取樣數(shù)目的確定取決于土壤空間變異性的程度。在選擇的置信水平和取樣精度條件下，土壤穩(wěn)定入滲率的合理取樣數(shù)沒(méi)有確定，要想達(dá)到要求就必須降低置信水平和取樣精度；粉粒含量、粘粒含量、容重、毛管孔隙度在選擇的置信水平和取樣精度條件下合理取樣數(shù)均小于

6、實(shí)際采樣數(shù)；在P=95﹪、K=15﹪和K=20﹪以及P=90﹪、K=15﹪、K=10﹪和K=20﹪時(shí)，非毛管孔隙度的合理取樣數(shù)小于實(shí)際采樣數(shù)；除在置信水平P=95﹪、P=90﹪和取樣精度K=5﹪時(shí)，砂粒、有機(jī)質(zhì)、團(tuán)聚體含量和初始含水率達(dá)不到合理取樣要外，其他條件下均可達(dá)到合理取樣要求。 (5)土壤穩(wěn)定入滲率與土壤理化特性間存在一定相關(guān)關(guān)系。其中與砂粒含量、非毛管孔隙度、＞0.25mm的水穩(wěn)性團(tuán)粒含量之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與容重呈

7、極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與粉粒含量、粘粒含量、有機(jī)質(zhì)無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。 (6)利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)土壤入滲特性參數(shù)與土壤理化特性建立了經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示對(duì)數(shù)線性回歸預(yù)報(bào)模型：LnY=2.759Lnx5-2.952Lnx4+1.441x8的預(yù)測(cè)精度高。(7)利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)土壤入滲模型參數(shù)與土壤理化特性建立了經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模型，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示對(duì)數(shù)線性回歸預(yù)報(bào)模型預(yù)測(cè)效果好于多元線性回歸預(yù)報(bào)模型，模型如下： 參數(shù)(io-i。)預(yù)報(bào)模

8、型：LnY=5.473Lnx5+9.623Lnx4-15.934 參數(shù)k預(yù)報(bào)模型：LnY=-2.539Lnx4-1.937 參數(shù)a預(yù)報(bào)模型：LnY=5.994Lnx5-3.581Lnx8+0.989 參數(shù)n預(yù)報(bào)模型：LnY=10.920Lnx4+1.533x5-8.625 利用對(duì)數(shù)線性回歸預(yù)報(bào)模型得到Horton模型參數(shù)和Kostiakov模型參數(shù)的土壤入滲過(guò)程預(yù)報(bào)模型模擬結(jié)果顯示，模擬入滲過(guò)程在穩(wěn)定入滲