论文部分内容阅读
干旱区绿洲社会经济发展,尤其是农业发展,不断消耗水资源,水问题越来越严重,部分地区甚至呈现荒漠化趋势。沙漠地区环境干旱,同时周边地区工农业发展,造成沙漠的水问题更为严重。水资源的合理开发利用是维系绿洲和沙漠生态系统的关键,而水分收支的准确量化是合理利用水资源的前提。能量收支的测定是获知蒸散发的重要手段之一。由于绿洲水分收支分项较多,人为干扰较多,沙漠水热过程复杂,精确的水分收支和能量平衡结果难以获得。因此本研究的目标在于通过比较绿洲和沙漠的水分收支和能量平衡规律,明确绿洲和沙漠水份条件差异大小、差异产生的原因,探求额外的水分收入项对能量平衡和水分收支状况的影响,从而为将来的绿洲保护和荒漠开发提供建议。 本研究采用野外现场观测的方法,在甘肃河西走廊连续观测绿洲和沙漠的气象参数和土壤水分参数,根据波文比法、水分收支和能量平衡法原理,分析和对比了绿洲和沙漠研究区的降水、灌溉、蒸散发(ET)、土壤水分、净辐射、潜热、显热等特征,评价了水分收支和能量收支状况,从而提出优化干旱区水资源管理的建议。主要结论如下: 1.生长季观测期内绿洲白天净辐射总量均值大于沙漠;土壤热通量低于沙漠;潜热通量远大于沙漠;显热通量略低于沙漠。绿洲潜热通量占净辐射的比值为56.27%,为沙漠的2.64倍;显热通量占净辐射的比值为34.80%,为沙漠的65.95%;土壤热通量占净辐射的比值为8.93%,为沙漠的31.06%。 2.在微风稳定的条件下,绿洲和沙漠波文比方法呈现较一致的变化规律,且波文比值较为稳定。有风条件下,波文比的波动性明显增加。生长季阶段,绿洲波文比值小于沙漠。相比于绿洲,沙漠波文比值变化范围较大,月内波文比日均值标准差是绿洲的2-3倍。绿洲的波文比月均值在0.33-0.69内变化,沙漠的波文比月均值在0.27-0.95内变化。 3.绿洲区表层土壤含水量在0.295-0.498 m3·m-3内变化,较深层土壤含水量在0.418-0.489 m3·m-3内变化。沙漠表层土壤含水量在0.029-0.047 m3·m-3内变化,较深层土壤含水量在0.022-0.030 m3·m-3内变化,深层土壤含水量在0.022-0.025 m3·m-3内变化。绿洲的表层土壤含水量是沙漠的10.9倍,较深层土壤含水量是沙漠的14.5倍。 4.通过波文比能量平衡方法,我们得到绿洲典型晴天夜晚的平均凝结水量为0.52 mm·d-1,沙漠为0.02 mm·d-1,绿洲远高于沙漠。由于绿洲空气湿度较大,植被保水能力较强,土壤含水量较大,凝结水量远大于沙漠。绿洲凝结速率大于沙漠,是其1.7倍,凝结发生时段长于沙漠,且发生时段凝结出现频率较大。绿洲夜间凝结速率高于凌晨,而沙漠夜间和凌晨凝结速率相差不大。 5.绿洲水分收支收入项为降水(P)和灌溉(I),灌溉占89.7%,降水占10.3%。绿洲主要水分支出项为渗漏(DP),DP/(P+I)为81%,ET/(P+I)仅为38%。绿洲的ET/P为371%,蒸散量远远超出降水量。沙漠区水分收入项主要有降水,凝结水也不可忽视。支出项主要为蒸散发,观测期内ET/P为130%。结果显示,绿洲研究区的水循环过程被人为增强,水分收支收入项是沙漠的8.74倍。生长季灌溉需水量为213.03 mm,实际灌溉量相较于灌溉需水量多出了474.22 mm,灌溉量远远超出所需,过量的灌溉水通过深层渗透等方式耗散。 气象条件相差不大,同为干旱背景的绿洲和沙漠,水热条件却相差较大,主要原因在于人为灌溉使绿洲的潜热通量占据主导,同时增强了绿洲的水循环过程。因而今后在绿洲保护和荒漠开发过程中,亟需密切关注灌溉这一关键因子,合理分配水资源,从而为绿洲和沙漠的水资源可持续利用提供科学依据。