土壤水資源定量評價理論與實踐 [Theory and Practices for Assessment of Soil Water Resources] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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適讀人群 ：《土壤水資源定量評價理論與實踐》理論與實踐緊密結閤，內容相對全麵，技術實用，可供水資源評價、水資源管理以及農業水資源管理等方麵的專業研究人員、工程技術人員、管理人員及高等院校師生參考。
《土壤水資源定量評價理論與實踐》理論與實踐緊密結閤 內容相對全麵技術實用 可供水資源評
價、水資源管理以及農業水資源管理等方麵的專業研究人員、工程技術人
員、管理人員及高等院校師生參考

內容簡介

《土壤水資源定量評價理論與實踐》針對當前徑流性水資源嚴重匱乏 非徑流性水資源得到日益重
視水資源管理亦從需水管理嚮耗水管理轉變的現實需求 對占非徑流性
水資源絕對大比重的土壤水資源 在全麵論述其生産、生活和生態作用
後 重申瞭土壤水資源內涵? 從宏觀尺度開展瞭流域尺度土壤水資源數量
和消耗效率評價理論與方法研究 首次綜閤考慮水資源的“有效性、可
控性和可再生性” 三大基本準則 立足於水循環全過程 提齣瞭大尺度
土壤水資源數量和消耗效率評價理論體係 圍繞水循環過程的土壤水資源
調控方嚮 並在黃河流域、海河流域和鬆遼流域進行瞭初步應用

作者簡介

楊貴羽，科研骨乾成員和項目負責人，先後參與完成瞭國傢973項目/課題、國傢“十一五”科技支撐項目/課題等項目30多項。現已發錶高水平的學術論文40餘篇（第一作者或通訊作者30篇）， 其中SCI檢索5篇，EI檢索5篇，ISTP文章2篇；參編專著7部；獲得軟件著作權２項。 至今，已獲得大禹水利科學技術一等奬、三等奬各１項，中國水利水電科學研究院科學技術進步奬應用特奬2項，中國水利水電科學研究院重大科技創新成果優秀論文奬1項，中國水利水電科學研究院第八屆青年學術三等奬1項。

內頁插圖

目錄

目 錄
第1章緒論 1
1.1 土壤水及土壤水資源研究的意義 1
1.1.1 2 土壤水的研究現狀和發展趨勢 2
1.3主要研究目標、內容與技術路綫 13
1.2 本章小結 15
第2章土壤水的資源特性及土壤水資源內涵 16
1.1.2 1 土壤水的含義及其在生産實踐中的作用 16
1 土壤水在水循環過程中的作用 21
1 3 土壤水資源的內涵及開展土壤水資源評價的重要性 27
1 本章小結 34
第3章土壤水資源評價理論與定量化方法 36
2 1 土壤水資源數量評價理論 36
3. 2 土壤水資源消耗效率評價理論 44
1.1.3 3 土壤水資源的定量化工具 49
3.2 二元水循環條件下分布式水文模型——WEP-L分布式模型 55
3.3 本章小結 66
第4章黃河流域土壤水資源及其消耗效率評價 67
1.1.4 1黃河流域概況及水資源狀況 67
4.2黃河流域WEP-L模型對土壤水資源的模擬 76
4. 3曆史下墊麵流域土壤水資源數量及其演變規律評價 81
3 4曆史下墊麵流域土壤水資源消耗結構和消耗效率分析 90
4.5不同下墊麵情景下土壤水資源的消耗動態轉化 94
1 本章小結 101
第5章海河流域土壤水資源及其消耗效率評價 105
4 1海河流域概況及其水循環要素的演變 105
5. 2海河流域模型工具WEPLAR及模擬過程的簡要概述 115
5. 3 50年氣象係列曆史下墊麵海河流域土壤水資源量 120
1.1.5 4 50年氣象係列曆史下墊麵流域土壤水資源消耗結構和消耗效率
126
1.2 5 26年氣象係列曆史下墊麵土壤水資源變化 132
1.1.6 6 本章小結 134
第6章鬆遼流域土壤水資源及其消耗效率評價 137
1.1.7 1流域概況及水資源特性 137
6.2鬆遼流域水循環模擬過程的簡要說明 149
6.3曆史下墊麵鬆遼流域土壤水資源量 152
7.2 曆史下墊麵鬆遼流域土壤水資源消耗結構和消耗效率 159
7.3 現狀下墊麵土壤水資源的數量及消耗特點 165
6. 6 本章小結 168
第7章土壤水資源調控策略研究 171
7.1我國農業水土資源狀況及麵臨的問題 171
2 農業水循環原理及基於水循環過程的土壤水資源調控意義 177
3 基於農業水循環過程的土壤水資源調控策略及調控方嚮 180
7.4 本章小結 182
第8章結論與展望 184
8. 1 結論 184
8.2 展望 190
參考文獻 192

精彩書摘

第1 章 緒論
土壤水及土壤水資源研究的意義
土壤水是地錶水與地下水相互聯係的紐帶 在水資源的形成、轉化與消耗過
程中 具有不可或缺的作用土壤水的數量、質量及其運動轉化狀態不僅與水文
水資源密切聯係而且與農業氣象密不可分 在水文水資源方麵: 土壤水作為
“四水” (或“五水”) 轉化過程中的中間環節 其數量的多少和運移狀況 一方
麵 直接關係著大氣降水的下滲和徑流性水資源的動態轉化 影響著區域土壤和
植被的蒸發蒸騰進而全麵影響陸域水分的收支另一方麵 作為區域/ 流域水
分支齣重要構成要素之一的土壤水的蒸發蒸騰消耗又通過積極參與大氣與地
錶、土壤層的熱交換 影響著陸域的能量平衡 進而反作用於水量平衡 從而對
水循環産生間接影響在農業生産方麵 土壤水作為土壤的有機構成要素之一?
不僅影響著土壤的物理性質 製約著土壤中養分和溶質的溶解、轉移及微生物
的活動 而且作為陸麵生態係統最直接的水分源泉關係著陸域農作物和植被
的長勢 影響著區域農作物種植結構和灌溉製度其數量和空間分布與農業乾
旱程度與狀況密切相關(王浩和楊貴羽 ２００９)由此可見土壤水在水資源
領域、農業生産和生態環境領域均具有極為重要的作用長期以來發揮著極為
重要的資源作用 因此 麵對全球氣候變化和高強度人類活動影響下徑流性水
資源匱乏程度的日益加劇 以及生態環境的惡化 使得從資源角度認識土壤
水 從水量收支角度加強土壤水資源管理將成為更深層水資源管理不容忽視的
重要內容之一
與此同時 隨著科學技術的發展 人類開發利用水資源的能力進一步增強?
水資源的內涵不斷豐富 １９８８ 年聯閤國教科文組織(ＵＮＥＳＣＯ) 和世界氣象組織
(ＷＭＯ) 給齣水資源的概念是: 人類長期生存、生活和生産活動中所需要的既有
數量要求又有質量要求 並為適應特定地區的水需求而能長期供應的水源 包括
地錶水、地下水、土壤水、冰川水和大氣水 “從自然資源的觀念齣發 與人類
生産與生活有關的天然水源” 均可作為水資源(劉昌明 ２００１) 以及水圈中的
任何水對人類都有著直接或者間接的利用價值 都可以視為水資源等有關水概念 Ｆａｌｋｅｎｍａｒｋ (１９９５) 開展的“綠水” 資源研究等 都已從不同角度體現瞭
土壤水的資源特性和土壤水應屬於水資源的範疇
盡管土壤水分自身時空變化的復雜性使得從區域、大尺度角度探討土壤水的
難度較大 但是 隨著遙測遙感空間技術和大型計算機技術“３Ｓ” 技術(即ＲＳ
技術、ＧＩＳ 技術和ＥＳ 技術) 和分布式水文模型等科學技術的發展 均為從區域
大尺度(區域尺度) 開展土壤水資源研究提供瞭強有力的工具此 從水資
源的概念和土壤水分動態轉化的定量化技術工具方麵均為開展宏觀尺度土壤水資
源研究奠定瞭基礎
總之 麵對我國徑流性水資源匱乏程度日益嚴重、生態環境惡化、乾旱頻發
等現實情勢分利用先進的監測計算工具 精確瞭解土壤水分的動態轉化狀
況、加強對土壤水資源特性的研究不僅必要而且可能 ２００２ 年８ 月２９ 日第九屆
全國人民代錶大會常務委員會第二十九次會議通過的?中華人民共和國水法?
指齣: “水資源包括地錶水和地下水” 仍未能全麵反映可持續發展不同層麵需
求的現實
為此 本書針對迫切的現實需求和土壤水的資源特點 通過總結大量相關研究
成果和有關土壤水在動態轉化中的特點 從其對生産、生活和生態中所發揮的作用
三方麵 係統梳理土壤水的資源特性、土壤水資源的概念以及相關評價成果後 結
閤土壤水分在生産建設和生態保護方麵的作用 立足於水資源的“有效性、可控性
和可持續性” 三大屬性 在理論上重新定義瞭土壤水資源 構建瞭土壤水資源評價
指標體係 並結閤土壤水庫的補給與消耗特點 提齣並推導瞭土壤水資源數量和消
耗轉化的評價準則和界定方法 在此理論基礎上 以地麵監測數據、ＲＳ/ ＧＩＳ 以及
分布式水文模型等先進技術為工具 對黃河流域、海河流域以及鬆花江流域的土壤
水資源數量和動態轉化特性進行瞭初步評價 最後 立足於更深層的水資源需求管
理———耗水管理的發展趨勢和農業水循環原理 結閤我國水土資源特點 探討瞭我
國土壤水資源調控的策略和調控方嚮
１ ２ 土壤水的研究現狀和發展趨勢
土壤水不僅參與水循環過程 而且是整個大氣、植被、地錶、地下水等各水
循環環節的重要紐帶 同時 作為農作物生長、生態環境健康發展最直接的水分
源泉 土壤水與糧食生産和生態環境保護直接相關 因此 長期以來土壤水一直
在生産和生活中發揮著極為重要的作用 受到農業、生態和水資源等眾多領域的
廣泛關注 然而 由於土壤水的復雜性 因此相關研究的進展較為緩慢 且直到
１９０７ 年土壤水毛管勢提齣後 土壤水研究纔從早期的定性描述性研究轉嚮定量資源分析研究 而快速發展階段始於２０ 世紀５０ 年代 縱觀土壤水的研究可集中的概
括為以下四方麵: 土壤水運動機理的研究 不同時空尺度下土壤水分監測方法和
監測手段的研究 土壤水分動態轉化的定量化方法研究 基於水資源特性開展的
土壤水資源研究
１２１ 土壤水運動機理的研究
土壤水運動機理的定量研究主要集中於以土壤水係統為對象的研究、土壤水
與其相關子係統作用關係的研究兩方麵
以土壤水係統為對象的研究 按照研究進程分為兩個階段 即以形態學觀點
占主導的階段和以能態學觀點占主導的階段 以形態學觀點占主導的階段主要齣
現在１８ 世紀３０ 年代之前 是從土壤水存在、運動的錶觀現象對其進行的定性描
述 之後 由於形態學的觀點不能完全從機理的角度說明土壤水的運動轉化行
為 一些研究者緻力於能態學觀點的土壤水運動機理的探討 對於以能態學為主
導的土壤水運動機理的定量研究是以１９３１ 年Ｒｉｃｈａｒｄｓ 提齣的非飽和流基本方程
為基礎 是從水分運動的能量驅動角度開展的 Ｒｉｃｈａｒｄｓ 非飽和流基本方程
(Ｒｉｃｈａｒｄｓ １９３１) 為從機理上認識土壤水的運動奠定瞭堅實的基礎 使得土壤水
的研究逐步由靜態走嚮動態 從定性走嚮定量 特彆是２０ 世紀８０ 年代以來 隨
著測試手段和計算機應用技術的發展 以及學科間的相互滲透 土壤水分的研究
由經驗到理論 由定性到定量發生瞭質的轉變 國內外眾多的研究者從能量角度
對土壤水進行瞭係統的分析 並湧現齣大量有關土壤水定量分析的專著 如Ｓｏｉｌ
Ｗａｔｅｒ ( Ｎｉｅｌｓｅｎ ｅｔ ａｌ １９７２)、Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
(Ｈｉｌｌｅｌ １９７１)、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ (Ｈｉｌｌｅｌ １９８０)、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｓｏｉｌ Ｗａｔｅｒ Ｄｙｎａｍｉｃｓ (Ｈｉｌｌｅｌ １９８７)、?土壤水動力學? (雷誌棟等 １９８８) 等
這也為相關應用學科的發展奠定瞭堅實的理論基礎
與此同時 土壤水與各相關子係統間的作用關係研究也得到瞭發展 Ｐｈｉｌｉｐ
於１９６６ 年提齣瞭較為完整的土壤－ 植被－ 大氣係統( ｓｏｉｌ￣ｐｌａｎｔ￣ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ＳＰＡＣ) 概念 將土壤水運動的研究範圍由非飽和土壤水子係統擴展
到土壤－植被以及大氣係統 他認為盡管介質不同 界麵不一 但在物理上都是
一個統一的連續體 水在該係統中的流動過程就像連環一樣 相互銜接 而且完
全可以應用統一的能量指標加以錶述 這使土壤水的研究空間得以擴展 由對單
一的土壤係統的研究轉嚮土壤、植被和大氣等相關水循環子係統間相互作用關係
探討的基礎(Ｐｈｉｌｉｐ １９６６) 在這些方麵 我國也得到迅速發展 １９８３ 年譚孝
元首次在國內提齣瞭ＳＰＡＣ 水分傳輸的電模擬方程式以及流經ＳＰＡＣ 係統的水分
通量數學模型 邵明安等(１９８６) 利用此原理 定量分析瞭ＳＰＡＣ 係統中水流的阻力 １９９６ 年張蔚榛在總結土壤水和地下水相互作用關係研究成果的基礎上?
齣版瞭?地下水與土壤水動力學? 康紹忠等(１９９２) 在對ＳＰＡＣ 係統水分傳輸
機理研究的基礎上 提齣瞭包括作物根區土壤水動態模擬、作物根係吸水模擬和
蒸發蒸騰模擬３ 個子係統組成的ＳＰＡＣ 係統水分傳輸的動態模擬模型 荊恩春等
(１９９４) 通過試驗分析瞭土壤水的運動行為 但是 由於水分在ＳＰＡＣ 係統中各
環節運動和變化的物理機製還存在許多不清楚的地方 如乾土層和大氣中的水分
擴散 液態水到氣態水的相變 土麵蒸發和葉麵蒸騰等原理並不十分清楚 因
而 目前有關ＳＰＡＣ 係統中不同環節更細的研究尚處於半經驗半理論階段 仍有
較長的路需要探索
在此期間 為進一步認識土壤水在係統間的相互轉化機理 還有一些研究
者 立足於土壤水運移理論 從土壤水作為影響因素和土壤水作為被影響因素兩
方麵開展瞭大量的研究 相繼提齣瞭土壤水溶質運移(史海濱和陳亞新 １９９３?
楊金忠和葉自桐 １９９４ 李韻珠和李保國 １９９８)、土壤水與作物關係(邵明安?
１９８７ 邵明安和Ｓｉｎｍｏｎｄｓ １９９２ 尚鬆浩等 １９９７ 郭群善等 １９９７)、土壤水
熱運動(鬍和平等 １９９２ 楊邦傑和隋紅建 １９９７)、土壤水分運動參數的確定
(Ｂｕｉｄｉｎｅ １９５３ Ｇａｒｄｅｎ １９５６ １９７０ Ｗｉｎｄ １９６８ Ｍｕａｌｅｍ １９７６ 邵明安?
１９９１ 許迪 １９９６) 等理論 盡管這些方麵的研究日臻完善 以上眾多有關土壤
水運動的研究為從機理上認識土壤水的動態轉化特性奠定瞭堅實的基礎 也為宏
觀尺度上開展相關研究和應用提供瞭支撐 但是由於研究區域的擴大以及土壤水
空間變異性較大等特點 因此有關土壤水的研究仍有較多的方嚮需要探索 為閤
理實施水土保持 改善流域/ 區域的水土流失狀況 目前針對特定土壤、特定區
域和用水結構條件下的ＳＰＡＣ 係統中土壤水運動機理成為又一重要研究方麵(邵
明安 等 １９９９ 陳洪鬆和邵明安 ２００３)
１ ２ ２ 不同時空尺度下土壤水監測方法和監測手段研究
土壤水監測是開展土壤水運動機理研究和定量分析的前提 隨著土壤水研究
範圍、研究深度的逐漸擴大 不同空間尺度上土壤水監測的研究相繼問世 目前
相關的研究集中於以下兩大方麵 即田間和實驗室等中小尺度的研究 結閤遙感
遙測反演方法及技術的宏觀大尺度研究
１) 田間和實驗室尺度土壤水監測方法研究
田間和實驗室尺度土壤水監測方法絕大多數采用的仍是傳統方法 主要包
括: 經典的土鑽法、張力計法、中子儀法和時域反射儀 以及與此相關聯的幾種
監測技術相結閤的聯閤監測法土鑽法 也稱烘乾法(硃祖祥 １９８３) 是一種公認的簡單易行且有足夠精
度(最經典和最準確) 的測定土壤含水量的方法 且是目前廣泛用於探討田間
和實驗室尺度的直接測量土壤水變化行為的方法 盡管該方法為土壤水的定量研
究提供瞭堅實的試驗基礎 然而 該方法也存在一些不足 主要體現為三方麵:
①利用此方法隻能測定土壤含水量 且必須在已知土壤容重的條件下獲得 ②在
取樣和測定過程中常造成土壤結構的破壞 ③在進行連續土壤水監測時 必須不
斷地變動取土點 由於土壤的空間變異性使所測得土壤含水量往往存在很大的差
異 造成所測定的土壤含水量不能代錶真實情況
張力計法 也稱負壓計法 是利用土壤負壓來顯示土壤水狀況的方法 張力
計發明於１９３１ 年(Ｒｉｃｈａｒｄｓ １９３１) 之後為實現記錄的自動化 一些研究者對
張力計進行瞭數據記錄和傳輸方麵的改進(Ｌｏｎｇ １９８４) 但其基本原理不變?
即是利用張力計測得土壤水基質勢 結閤土壤水分特徵麯綫 推齣土壤含水量
盡管張力計的使用非常廣泛 但是主要體現在測量過程中易受環境溫度的影響
(高照陽等 ２００４) 不適宜用於極端乾旱土壤水的測量 在一定程度上影響

前言/序言

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