山坡-河岸-溪流水文连通性的变化规律及其影响机制

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jyy3196294
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
山坡-河岸-溪流连续体是流域中水文响应过程最为强烈的区域,其水文连通性反映了物质以水为媒介在陆地和水生生态系统间进行迁移、传输或扩散的难易程度,是径流产生和溶质运移的关键。山坡-河岸-溪流水文连通性的建立和发展由降雨驱动,同时受到前期水分条件、地形特征等因子的影响。降雨过程中水文连通性复杂的动态变化,使其难以被定量表征与准确刻画,当前山坡-河岸-溪流水文连通性的变化规律及其影响机制仍有待进一步明确。定量表征山坡-河岸-溪流水文连通性,研究水文连通性变化规律及其影响因素,厘清降雨特征与连续体水文连通性的非线性关系,对于理解流域水文过程与产流机制具有重要科学意义。鉴于此,本研究以江西省泰和县香溪河小流域不同土层深度和坡度的山坡-河岸-溪流连续体为研究对象(HRS-1连续体:土层较薄、坡度较陡;HRS-2连续体:土层较厚、坡度较缓),高频监测连续体中不同区域土壤水分变化,明确土壤水分的变化特征;基于土壤水分饱和情况,定量表征连续体的水文连通强度,分析降雨过程中水文连通性的变化规律;结合次降雨特征及前期降雨条件,利用偏最小二乘回归模型分析水文连通性的关键影响因子,厘清其阈值效应,揭示山坡-河岸-溪流水文连通性对降雨的响应机制。主要结果如下:(1)坡度与土层深度影响着连续体土壤水分对降雨的响应特征。坡度较陡、土层较薄的HRS-1连续体土壤水分最低值(11.14%)小于坡度较缓、土层较厚的HRS-2连续体(15.94%)。随着土壤深度的增加,连续体土壤水分发生响应的降雨场次减少,对降雨的敏感程度降低。部分区域出现垂向的优先流,表明土壤水分随深度并未呈现出明显的梯度变化。HRS-2连续体产生垂向优先流的地区和深度比较分散,而HRS-1连续体更为集中。产生垂向优先流的降雨事件均满足降雨量大于14.6 mm或I30大于6.6 mm/h,并且干燥的前期条件更利于垂向优先流的产生。(2)通常水文连通会在峰值降雨后建立,降雨量和峰值雨强共同决定连续体水文连通的模式(即发源于土层界面或土壤-基岩界面)。在峰值雨强较大的事件中,HRS-1连续体水文连通强度小于HRS-2连续体,在降雨量较小的事件中,HRS-1连续体水文连通强度大于HRS-2连续体。在降雨期间,随着土壤水分的增加,连续体在非峰值降雨时期也能够建立水文连通。坡度和土层厚度对水文连通的建立与发展具有重要影响。土层较薄、坡度较陡的HRS-1连续体建立水文连通所需时间短,土层较厚、坡度较平缓的HRS-2连续体水文连通的持续时间更长。在能够建立水文连通的降雨事件中,干燥的前期水分条件下连续体建立连通的所需时间要大于湿润条件。极端暴雨事件下,前期土壤湿润条件对建立水文连通所需时间的影响减弱。(3)偏最小二乘回归方程结果表明,降雨特征参数分别解释了HRS-1和HRS-2连续体水文连通强度变化的70.5%和54.6%,其中降雨量、最大30分钟雨强(I30)、最大15分钟雨强(I15)是山坡-河岸-溪流水文连通强度的主控因子。连续体水文连通性存在降雨阈值,当降雨量未达到阈值时,连续体无法建立水文连通,一旦超过阈值,水文连通强度随降雨量的增加而增大(P<0.05)。由于土层较厚、坡度较缓的HRS-2连续体的蓄水能力更强,其降雨阈值更大(HRS-1:14.3 mm;HRS-2:18 mm)。峰值雨强与建立水文连通所需时间呈幂函数关系,随着峰值雨强的增大,山坡-河岸-溪流连续体建立水文连通所需时间显著下降(P<0.05)。综上所述,流域径流源区在降雨过程中或不同降雨事件中会呈现较大差异。在中等雨强的事件中,流域出口的径流主要来源于降雨阈值较低连续体;在强降雨事件中,径流源区进一步扩展到降雨阈值较高的连续体。研究结果可为流域水资源的合理调控提供有效的理论支撑。
其他文献
本文主要利用平面动力系统分支理论,研究了Benjiamin-BonaMahony方程、Newell方程、Benjiamin Ono方程这几类具有物理意义的非线性方程精确行波解.利用参数相图,借助椭圆函数积分公式、Maple、Mathematica等工具,分析了这几类非线性方程的动力学性质,获得了相应方程丰富的精确行波解,本文共分成五部分.第一部分,主要介绍孤立子理论的产生和发展以及求行波解方法的概
学位
本文研究了三维双极非等熵可压缩Euler-Poisson方程组.此方程组是由可压缩Euler方程以及Poisson方程耦合而成的.我们研究得到了此方程组的全局适定性和大时间行为.首先,通过能量估计等方法,我们证明了全局解的存在性和唯一性.其次,利用一系列的能量估计和线性衰减估计的办法,我们得到了解的衰减估计.本文主要内容安排如下:在第一章,我们简要介绍了一些问题的研究背景,回顾了相关数学模型的一些
学位
对称张量组的Z-特征值在超图匹配、超图聚类、目标跟踪和数据挖掘等领域有着重要的应用.本学位论文主要研究对称张量组的Z-特征值和Z-特征向量的求解问题,得到了如下结果:首先,将求解对称张量组的Z-特征值问题转化为求解非线性函数的极小值问题,当Newton方向与非线性函数负梯度方向的夹角余弦值小于某一固定值时,对Newton法的下降方向进行改进,提出了求解对称张量组Z-特征值的改进的Newton法,证
学位
本文提出了四阶Steklov资源问题及复合光机械系统中非局域非互易传输的算法实现。对于四阶Steklov资源问题,研究了其基于张量积的一种有效的谱Galerkin逼近及误差估计。首先,我们引入了适当的Sobolev空间,推导了原问题的弱形式及相应的离散格式。其次,基于LaxMilgram引理,我们证明了弱解和逼近解的存在唯一性,再利用正交投影算子的逼近性质,我们进一步证明了逼近解的误差估计。另外,
学位
猪δ冠状病毒(porcine deltacoronavirus,PDCoV)是一种肠道致病的冠状病毒,感染仔猪可引起腹泻、呕吐、脱水、甚至死亡。尽管与猪流行性腹泻病毒(PEDV)相比,PDCoV感染引起的致死率较低,但临床上PDCoV常与PEDV、猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)等混合感染,给猪肠道病毒的防控带来了更大的挑战,严重影响了养猪业的发展。E蛋白是PDCoV囊膜的组成成分之一,参与PDCo
学位
多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida,Pm)是一种重要的人兽共患病原菌,各个年龄段的猪只均可感染发病,可引发猪巴氏杆菌性肺炎、猪萎缩性鼻炎,是猪呼吸道疾病综合征(PRDC)的重要致病因子之一,对我国养猪业发展造成了巨大影响。Pm根据编码荚膜及脂多糖基因簇的不同,可分为5种(A、B、D、E、F)荚膜基因型和8种脂多糖基因型(L1-L8)。有研究表明,我国猪群中Pm流行菌株的基因
学位
自饲料中全面禁止添加抗生素以来,植物精油和三丁酸甘油酯在肉鸡上的生产中被广泛应用,其主要作用方式在于改善肠道菌群结构,降低肠道菌群中有害菌的含量,促进营养物质的转化与吸收,从而提高动物的免疫力,促进动物生长,进一步提高生产性能。为评价植物精油和三丁酸甘油酯在生产中的效果,本研究在麻黄鸡上开展植物精油和三丁酸甘油酯的效果实验,具体指标包括:生产性能,包括动物的料肉比、增重、存活率、出栏率等;肠道菌群
学位
崩岗是我国南方红壤区最具危害性的水土流失灾害,给当地的生态安全造成巨大威胁,同时也严重制约和阻碍当地区域经济的发展。崩岗的调查与研究开展于上个世纪四十年代,历经半个多世纪形成了数十种治理模式。在前人研究的基础上,可将崩岗治理归纳总结为修复完善型、产业经济型以及生态防护型三种治理模式,修复后崩岗的植被恢复情况有了很大改善,土壤质量得以提升。目前主要是通过构建土壤质量指标来对植被恢复后的区域进行土壤质
学位
磷是作物生长必不可少的营养元素。我国每年的磷肥投入量不断增长,然而磷肥当季利用率却很低,大量的磷素被累积在土壤中。土壤磷累积不仅是磷素资源浪费问题,同时也会带来一定的磷素流失风险。秸秆与氮素混施可以通过提高土壤微生物活性,降低土壤累积磷的固定作用,然而秸秆与氮肥混施对累积磷活化的影响以及是否会增加磷的流失风险还尚不明确。为此,本研究选取施化肥的土壤(F)和施有机肥的土壤(O)作为研究对象,分别设置
学位
随着计算机网络的广泛应用,人们的各种信息和数据逐渐趋向电子化,在造福人类的同时也使人们的生活面临巨大的风险。例如,比较常见的问题,数据泄露、数据丢失等,这都会造成较为严重的后果。数字签名技术作为密码学的重要研究部分,具有较大的研究价值和社会地位,在网络通讯安全防护中发挥重要作用。随着数字签名技术的不断发展,传统的签名已无法满足在特殊领域的安全需求。聚合签名是数字签名领域的一种“批量”和“压缩”技术
学位