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布哈河流域土壤冻结对入渗影响研究

2021-12-07王冠楠甘永德魏加华李润杰吴玉帅郑丽萍

青海大学学报 2021年6期

王冠楠,甘永德,魏加华,李润杰,吴玉帅,郑丽萍

(青海大学水利电力学院,青海 西宁 810016)

土壤的入渗产流过程是水文循环过程中的重要组成部分,降水入渗直接影响地面的产流过程以及地表产流量,因此对于入渗产流机理的研究是水文循环的一个关键内容[1]。布哈河流域是青海湖流域境内最大的子流域,该流域是典型的高原半干旱气候,气温日较差较大,区域内多风,夏季秋季多以东南风为主,冬春季以西风为主,其流域面积约1.5 万km2,海拔为3 185~5 229 m,土壤组成多为栗钙土和黑钙土,季节性冻土和永久性冻土在流域内广泛分布[2-3]。流域内海拔4 000 m以上,为终年冰雪覆盖,是青海湖最重要的径流补给河流,对其流域土壤入渗模拟进行研究,对青海湖生态安全有重要意义[4]。

在季节性冻土和多年冻土区随着气温的周期性变化而导致地表土层反复冻结融化的过程称为冻融过程[5]。土壤冻结会导致土壤中发生复杂的水热迁移变化,改变土壤结构和水力特征[6]。土壤含水率的变化影响土壤的热特性参数,同时土壤温度梯度的存在会改变土壤渗透系数、土壤水分特征参数、以及影响土壤水分迁移[7-8]。土壤的冻融过程与土壤含水量密切相关,而含水量的变化又会影响土壤的渗水性能[9]。土壤中冰的形成,改变了水分在土壤中的入渗率,而冰的形成又与土壤的性质、环境温度、以及土壤初始含水量有关,所以不同结冰状态下的土壤导水率也有所不同[10-12]。综上所述,由于冻结土壤中冰晶的存在改变了非冻结土壤条件下的水力特征和土壤结构,使得在季节性和永久性冻土区域形成了特殊入渗产流模式[13]。……

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