基于区域水循环的土壤水资源数量评价方法研究

It is owing to the increasing anthropogenic disturbances that the water cycle has negatively changed in North China. Limited water supply and seriously excessive exploitation speedly worsened the case in the recent decades. The efficient utilization of water resources is the fundamental way. Soil water is a fundamental joint of water cycle. Rational evaluation of soil water resources is the key step to insure integral water resources utilazation...With the purpose on soil water resource quantitative evaluation, this study research on the water transport system of soil-vegetations-atmosphere and the transition of precipitation-surface water- soil water- groundwater. On one hand, the water transport system is carried out at the experimental base in county Yixian, Hebei province. On the other hand, the water cycle is simulated in the basin. Combining experiment in the cell and simulation in the region, the study analyses the difference and relation between soil water resource and surface-ground water. Then, establish the index system and the evaluation method of soil water resource assessment based on the region water cycle. At last, this study will obtain the amount and the utilization efficiency of soil water resource in different time-space scales and underlying surface conditions, which will provides theoretical basis and scientific foundation for the total amount evaluation and efficient utilization of water resource in the serious water deficit area.

由于自然条件和人类活动改变了下垫面条件，华北地区的水循环较过去有很大变化，水资源供需矛盾日益加剧，解决的根本出路在于水资源的高效利用，土壤水资源的高效利用是最为重要的一个方面，合理的进行区域土壤水资源评价，成为水资源优化配置的关键问题之一。. 本课题从区域水循环角度，以区域土壤水资源的数量评价为研究主题，以河北易县水循环开放实验基地-崇陵实验流域为研究对象，采用野外实地调查和定位实验观测、计算机模拟分析相结合的研究方法，研究单元“土壤-植被-大气”水分传输系统和流域“降水-地表水-土壤水-地下水”转换的水循环机理，明确土壤水资源与地表水资源、地下水资源之间的相互区别与联系，建立基于区域水循环的土壤水资源数量评价的指标体系和方法，获取不同时空、不同下垫面条件的土壤水资源量及其利用效率，为缺水地区的水资源总量评价和高效利用提供理论基础和科学依据。

由于自然变化和人类活动改变了下垫面状况，华北地区的水循环较过去有很大变化，水资源供需矛盾日趋突出。本研究结合现场实验与流域水文模型模拟的方法，建立研究区土壤水资源数量评价的指标体系和方法，获取不同时空、不同下垫面条件的土壤水资源量，为缺水地区的水资源评价和高效利用提供理论基础和科学依据。具体研究方法及结论如下：.（1）提出将未利用土壤水资源量、有效利用的土壤水资源量、最大可能存储的土壤水资源量等作为土壤水资源量的评价指标；.（2）在崇陵小流域开展了土壤水分运动规律实验研究。以不同下垫面的土壤为实验对象，测量的土壤参数包括土壤容重、饱和含水量和田间持水量、土壤累计入渗曲线和饱和导水率等；.（3）构建了崇陵流域SWAT模型水文模型。利用实测土壤含水量进行率定和验证，在率定期纳什系数和确定性系数分别为0.73与0.88，验证期分别为0.64和0.86，模拟结果较好，能够为土壤水资源评价提供模拟基础；.（4）计算得到崇陵流域2004～2013年的多年平均土壤水资源量为400.98mm，占降水量的84.2%，多年平均有效利用的土壤水资源量为369.57mm，占降水的77.6%，两者在空间分布上较为相似。流域内未利用土壤水资源量约为31.41mm，在降水较少的年份也能达到10mm以上，具有进一步开发利用的可能；.（5）选择2013年作为代表年分析了土壤水资源的月变化过程，结果表明研究区的土壤水资源量具有明显的季节性变化。1～5月份逐月土壤水资源变化特征不显著。6～9月土壤水资源量有明显增长，10～12月份，土壤水资源量逐渐降低；.（6）进一步分析各气象因子对土壤水资源量的影响，结果表明崇陵流域的土壤水资源量与降水量的相关性最好，相关系数达到了0.98。气温、风速与土壤水资源的相关性相对较差；.（7）计算更大尺度的潮白河流域和海河流域的土壤水资源量并进行对比。崇陵流域与潮白河流域土壤水资源量占降水的比重相近，海河流域相对较小。崇陵和潮白河流域的有效利用土壤含水量占降水的比重较大，三个区域的未利用土壤水资源量相近，均为30mm左右。