地表覆盖层结构特征的参数化及与水文过程的关系研究

秸秆和砾石覆盖是旱作农田重要的水保措施，对陆面水文过程有重要影响。但由于覆盖层结构复杂，缺乏表征其结构的特征参数，使得目前覆盖土壤的水文过程只能实测，尚无法模拟计算，影响了农田尺度覆盖土壤水文过程研究结果在较大尺度上的应用。本项目以覆盖层的孔隙度和气体渗透系数等综合性参数为主，结合覆盖厚度等单一性结构参数，筛选覆盖层的特征参数，并以粒径或茎粗作为孔隙大小的校正参数，观测比较秸秆和砾石层不同结构对降雨截留、水分入渗、径流、蒸发等主要水文过程的影响，研究覆盖层特征参数和校正参数与蒸发阻力及水分入渗系数的关系，明确地表覆盖层特征参数变化对土壤水文过程的影响，建立覆盖层结构特征参数与土壤蒸发量、水分入渗率和径流量等的定量关系，并在较大尺度上进行验证，为优化覆盖层结构、提高旱作农田的水分生产率提供理论支持，也为覆盖农田水文过程的模拟研究及尺度转换提供参数和依据。

本项目将地表覆盖层结构参数化，并通过野外自然降雨条件下的径流观测和室内人工模拟降雨及风洞模拟试验观测相结合，分析并揭示了不同地表覆盖层结构下黄土坡面的径流形成机制，明确了地表覆盖层结构对降雨截留、水分入渗、径流、蒸发等主要水文过程的影响，定量分析了地表覆盖层结构参数与降雨截留、入渗、径流和土壤水分蒸发的关系，确定了防治水土流失效果最佳的地表覆盖层结构。明确了覆盖层中的水汽传输规律，建立了地表覆盖层覆盖层内蒸发阻力的计算模型，并在中小尺度进行了初步的验证。