太行山前平原降水在土壤中的非线性入渗过程-论文.pdf

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1、第27卷第5期水土保持学报V01．27No．52013年1O月JournalofSoi1andWaterConservationOct．，2013太行山前平原降水在土壤中的非线性入渗过程何雨江，蔺文静，王贵玲(中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄050061)摘要：为更直观刻画多重因素影响下的厚包气带降水入渗过程，于2011—2012年在太行山前平原典型区利用TDR100开展多相原位加密监测实验。结果表明：大陆季风气候下的研究区70cm以上土壤受降雨蒸发因素影响显著，180cm深度以下土壤降水入渗滞后效应明显；湿润锋呈强相关性的对数曲线特征，相关系数为0．94

2、；降水前后不同深度水力梯度变化高达406倍，降水30d后人渗至300cm深度，并趋于平衡。此强非线性水分转化过程，是外部降雨蒸发和内部渗透、含蓄能力共同作用的结果。关键词：太行山前平原；深厚包气带；土壤水势；非线性人渗中图分类号：P641．1；s152文献标识码：A文章编号：1009—2242(2013)05—0037—04NonlinearProcessofPrecipitationInfiltrationintheSoilofTaihangPiedmontHEYu—jiang，LINWen—jing，WANGGui—ling(InstituteofHydrogeolo

3、gyandEnvironmentalGeology，CAGS，Shijiazhuang，Hebei050061)Abstract：Inordertoexplorethecomplexprocessofprecipitationinfiltration，thesoilmoistureofdeepvadosezoneinTaihangpiedmontwasmonitoredin-situlastfrom2011to2012byTDR100．Theresultshowedthatthesoilabove70cminthecontinentalmoonsoonclimatewas

4、influencedsignificantlybyprecipitationandevaporaspiration，thehysteresiseffectoccuredobviouslybelow180cmdepth．Wettingfrontwaslogarithmiccurveofsoildepthandcorrelationcoefficientwas0．94．Thehydraulicgradientchangedasmuchas406timesaftertheprecipitation．Moreover，theinfiltrationreachedto300cmde

5、pthafter30doftheprecipitationandtendedtobalance．Inaddition，thenonlinearprocesswascontrolledbytheprecipitationandevaporaspirationofouter，andinfiltrabilityandstoragepowerofthesoilinside．Keywords：Taihangpiedmont；deepvadosezone；sollwaterpotential；nonlinearinfiltration太行山前平原是华北平原地下水的主要补给区[】]，降

6、水人渗垂向补给是该区最主要的补给方式]。由于降水人渗过程是一种强烈依赖于大气降水_3]、土面蒸发和土壤水动力特征的非线性过程[4]，所以水分运移时间或入渗速率的变化无疑是体现这一非线性过程的重要标志。但是，根据已有研究，国内外各地的厚包气带入渗时间差异很大，Birdsell等对新墨西哥州厚包气带研究表明，水分运移至地下水长达上百年]，而Levitt等对厚达78m的包气带水分运移研究发现，整个运移过程仅需8～14d_6]，平均人渗速率高达800cm／d。Marnik认为这一高度非线性过程与包气带厚度、土壤饱和程度也密切相关[7]。国内利用稳定、非稳定同位素示踪方法，反演入渗

7、过程等方法对华北平原厚包气带补给进行了相关研究[8]，但是，目前均不能直观明确揭示“黑箱”中的人渗过程，该区降水人渗速率、人渗过程及其影响因素也尚无定论。本文从华北平原典型区包气带系统人手，进行原位持续观测，对降水人渗蒸发、湿润锋及储水量变化等过程进行分析，着力刻画入渗过程的非线性，为研究降水人渗补给地下水以及当地水资源合理配置提供科学依据。1材料与方法1．1试验区概况试验于2011—2012年在正定国土资源部重点野外试验基地(中国河北)进行。正定位于太行山中段山前倾斜平原地带，浅层地下水位36～49m。试验基地土质以粉质粘土