长江河口地区层状土壤水盐运移规律研究

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:xb_wonder
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长江河口地区经常受海潮入侵、海水倒灌影响,土壤盐渍化情况一直比较严重。在三峡水利工程、南水北调东线工程以及深水航道整治工程的建成运行后,长江河口地区的生态环境情况将会更复杂、更难以预测。因为涉及到土壤、水资源、农业、环境等诸多方面的科学发展与生产实践问题,所以对长江河口地区土壤水盐运移规律的研究越来越为人们所重视。本文针对长江河口地区土壤的特点,运用室内土柱模拟试验方法,分别监测入渗与蒸发条件下的不同埋深土壤盐分和水分含量的变化情况,获得土壤水盐运移规律。并应用1stOpt(First Optimization)软件的优化计算平台,构建土壤盐分迁移系数模型、土壤电导率动态模型和土壤体积含水率模型。为预测长江河口地区土壤水盐运移动态、有效改善滨海盐渍土提供科学的理论依据。所得主要结论如下:(1)稳定入渗条件下长江河口地区土壤水盐运移规律为:0~40cm埋深的表层、中层土壤逐步脱盐;40~130cm埋深的底层土壤先积盐,达到盐峰之后再脱盐;130~220cm埋深的底层土壤逐步积盐。其中30cm处土层电导率在120天内降幅最大,表明该土层的脱盐量最大;90cm处土层电导率在第61天达到最大值2.47ms·cm-1,也是整个土柱盐分运移过程中电导率达到的最大值,表明该土层盐分含量最高,土壤盐分累积量最大。(2)蒸发条件下土壤水盐运移试验研究结果表明:①不同土层电导率随着时间的增加逐渐增大。其中,0~30cm土层电导率因为蒸发较快而电导率增幅较大;170~220cm土层电导率因为地下盐水倒灌而电导率增幅较大。②不同土层的体积含水率随着时间的增加逐渐减小。其中,0~90cm土层体积含水率因为蒸发强度大而降幅较大;90~220cm土层体积含水率降幅相对较小,蒸发30天内,体积含水率的降幅为0.004~0.015。③在蒸发过程中,表层土壤和底层土壤盐分聚集现象比较明显。其原因是,表层土壤(0~20cm)靠近红外灯热源使土壤上部温度升高、水分蒸发较强,影响深度大约是25cm;底层土壤(200~220cm)接近地下潜水,土壤水与矿化度较大的地下水交互作用比较强,影响深度大约为30cm。(3)运用Excel软件对蒸发条件下的埋深10、30、50、70、90、110、130、150、170、190、210cm处的土壤电导率和土壤体积含水率进行了数值模拟:各埋深土壤电导率与时间之间的关系表达式为:y=ax+b,拟合出的每个函数关系式的相关系数(R)都大于0.95;各埋深土壤体积含水率与时间之间的关系表达式为:y=-ax+b,拟合出的每个函数关系式的相关系数(R)都大于0.96。(4)应用1stOpt(First Optimization)软件的优化计算平台分别构建稳定入渗条件下的土壤电导率动态模型、盐分迁移系数模型和蒸发条件下的土壤盐分动态模型、水分动态模型。四个模型中的相关系数(R)的取值在0.9624~0.9992之间,决定系数(DC)的取值在0.9226~0.9984之间,均方差(RMSE)的取值在0.1400~0.1759之间,残差平方和(SSE)的取值在0.0002~4.4245之间。本论文的研究结果将对预测长江河口地区土壤水盐运移动态、治理和防止土壤次生盐碱化具有一定的指导作用,对三峡工程、南水北调工程和深水航道工程的调控具有一定的参考价值,并为构建更适用于长江河口地区的土壤水盐运移模型奠定理论基础。
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