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1、DOI:10.14042/j.cnki.32.1309.1999.03.014第10卷第3期水科学进展Vol.10,No.31999年9月ADVANCESINWATERSCIENCESep.,1999文章编号:1001-6791(1999)03-0311-08⒇土壤水研究进展与评述雷志栋,胡和平,杨诗秀(清华大学水利水电工程系,北京100084)摘要:土壤水是联系地表水与地下水的纽带,在水资源的形成、转化及消耗过程中有重要作用,与农业、水文、环境等领域都有密切联系。所以土壤水研究越来越引起人们的重
2、视,有了长足的进步。目前,土壤水研究走向多学科的交叉,如水热盐的耦合运移,冻结土壤中水分的运移,土壤-植物-大气连续体中的水热运移等。土壤水运动机理研究也更加深入,如优先流、土壤水参数的测定及确定、土壤水参数的空间变异性等。土壤水研究的数值模拟方法也有一些突破,如有限解析法、特征有限元法、交替方向有限元法等。土壤水研究的应用也更加广泛,如用于水资源评价、土壤水分与作物的关系、水环境评价等。关键词:土壤水分;土壤热;土壤盐分;土壤-植物-大气连续体;研究评述中图分类号:P641.2文献标识码:A土壤
3、水(SoilWater)指的是由地面向下至地下水面(潜水面)以上土壤层中的水分,亦称土壤中非饱和带水分。在JacobBear所著的《DynamicsofFluidsinPorousMedia》即《多孔介质流体动力学》一书中,将非饱和带(有译称为充气带、包气带)又区分为三个亚带即土壤水带、中间带(或称渗水带)和毛细管带。我国学术界习惯地将土壤水研究包括了整个非饱和带。从学科领域,土壤水可视为土壤学的一个分支,但它又与多个学科与多个应用领域有着密不可分的关系。土壤水是联系地表水与地下水的纽带,在水资源
4、的形成、转化与消耗过程中,它是不可缺少的成分。国际地圈生物圈计划(IGBP)强调界面过程研究,力图把全球物理气候总循环模型(GCMs)与全球水循环模型耦合,土壤水亦是其中组成部分;灌溉或降雨均需转化成土壤水才能被作物(含生态环境中各种植被)所吸收,因此土壤是国民经济基础——农业中各种种植业赖以生存的基础;水文学中最重要的组成内容——产汇流理论,亦取决于下垫面的土壤水状况;作为当今国内、国际热门话题的环境保护问题,涉及到化肥、农药、重金属等对土壤与地下水污染,无一不与土壤水状况发生关系;此外土壤水还
5、与自然地理、植物生理等学科研究有一定联系。由于土壤水的特殊地位,随着科学技术发展,土壤水的研究在近20年来发展迅速。虽然土壤水研究在理论上和应用上均有重要作用,但由于问题的复杂性,在相当长的时期内,只能处于定性的描述或用各种经验的方法处理生产实践中不断遇到的土壤水问题。自从⒇收稿日期:1999-03-20;修订日期:1999-05-10作者简介:雷志栋(1938-),湖南澧县人,清华大学教授,博士生导师,主要从事土壤水分运动与四水(大气水、地表水、土壤水、地下水)转化关系等研究。主要著作有《土壤水
6、动力学》,发表学术论文60余篇。312水科学进展第10卷1907年白金汉(Buckingham)提出毛管势理论,1931年理查兹(Richards)导出非饱和流方程,数学物理方法被逐步引入了土壤水的研究,使该领域的研究有了长足的进步,逐步由静止走向动态、定性描述走向定量、经验走向机理。从国际潮流上用能态观点研究土壤水逐步地取代以[1]形态学观点与方法(以苏联A.A.罗戴为代表)研究的趋势。《土壤水》一书(SoilWater由[2]D.R.Nielsen等编著),较系统地介绍了用水势观点研究土壤水。
7、《土壤和水》《土壤物理学[3][4]的应用》,《土壤水动力学的计算模拟》等在70～80年代陆续发表,90年代有《土壤水文[5]学》专著问世,将土壤水研究逐步发展成较独立的学科分支。我国50年代以来,土壤水探讨主要围绕着农业发展(对作物或产量探讨)和土壤普查等,研究工作较少。但以苏联罗戴为代表的形态学观点于此时系统地介绍到我国,对我国土壤水分研究有重要影响,客观地起到积极作用。70年代末期,随着我国改革开放,各种学术流派得以百花齐放,最具有代表性的是在第一次全国土壤物理学术讲座会(1977年12月杭
8、州),土壤水[7]分的能量观点首次被介绍到国内,使人耳目一新。80年代开始,我国科技工作者在吸收国际学术界各种有益的学术观点基础上,相继开展了土壤水的理论与试验研究,学术空气十分活跃,国际、国内交流也日益增多。这20年是我国关于土壤水研究发展最快的时期,除了一批译著的出现,扎根于国内的有关土壤水(或以土壤水分运动为其重要内容的)专著或著作陆续问世,例[8]如雷志栋、杨诗秀等所撰写的《土壤水动力学》(1988年);张蔚榛等人所著的《地下水与土[9]壤水动力学》(1996年);康绍忠、
