水文与水资源工程论文

摘要

以襄樊市高新开发区的农田土壤地表层入渗试验为基础,通过对实测数据的统计分析得到Horton入渗经验公式中的指数α遵从对数正态分布。应用地质统计方法对参数α的空间相关性进行了分析,结果表明：fc具有较大的空间变异性, 并服从对数正态分布，而经验指数α服从正态分布，变化幅度不大。分析入渗参数等值线图结果表明: fc和α两参数的空间变异性较显著。若以变异系数作为变异程度的判别标准, 均为中等强度变异;但相对来说, fc的空间变异性较强, 其最大值与最小值相差12倍;而α的最大值与最小值相差4倍。

关键词： 1、入渗指数 2、地质统计分析 3、空间相关性

目录

一、绪言 (3)

二、研究区概况与试验方法 (4)

（二）试验方法 (5)

三、入渗公式的拟合 (10)

四、数据分析的原理与方法 (12)

（一）经典统计分析概论 (12)

（二）地质统计学概述 (15)

五、入渗参数的空间变异性分析 (17)

（一）空间变异性的经典统计分析 (17)

（二）空间变异性分析 (17)

结论 (22)

致谢 ............................................... 错误！未定义书签。参考文献 ............................................. 错误！未定义书签。

一、绪言

某个地区的水分运动与分布情况是构成该地区农业生态系统非常重要的环节，而作为介质的表层土壤的垂向透水性能直接影响着农田土壤含水量在时空上的分布情况、降水在地表再分配的比例与过程、浅层地下水的动态与蒸发过程等。土壤水分入渗是一个复杂的动态过程，它受到土壤性质、土壤初始含水率、地面坡度、降雨条件、积水深度等自然因素和耕地、造林种草等人为活动因素的影响。在同一地区，由于土壤在形成的过程中受到多种复杂因素的影响，土壤的机械组成、颗粒粒径、团粒结构、孔隙尺寸等影响着土壤的天然入渗能力，因此，天然条件下土壤的透水性能不论在水平方向上、还是垂直方向上都呈现出了复杂的空间变异性。相对于天然土壤而言，农田土壤的情况更为复杂。在经过较为长期的农业耕作活动后，农田表层土壤在垂直方向上会形成层状结构，耕地表面的地表层土壤结构疏松，土质松软，孔隙较大。进行农田耕地表面的地表层土壤的常规入渗试验，研究农田表层土壤的垂向透水性能，能够了解水文条件，更好的为农业生产和生态环境的改善作参考。

二、研究区概况与试验方法

（一）研究区概况

1.研究区自然地理、气象与水文条件

（1）地理位置

襄樊市位于湖北省西北部，汉江中游。东经110°45′-113°43′，北纬31°14′—32°37′。襄樊市城区辖襄城区、樊城区，高新技术产业开发区（2005年2月由原高新技术产业开发区、汽车产业开发区合并组建）和渔梁洲经济开发区，城区面积1205.24平方公里。

襄樊交通优势突出，焦柳、襄渝、汉丹铁路纵横交错。公路干线四通八达，南抵荆沙、北达河南、西通陕西、东连武汉；襄樊机场可通联全国；汉江余家湖码头为汉江中上游的重要港口，优越的地理位置为襄樊市的经济腾飞提供了良好的环境。

（2）气象与水文条件

襄樊地区属北亚热带季风气候。冬干夏雨，雨热同期，四季分明。加之复杂多样的地貌类型对气候要素产生明显的再分配作用，使得市内气候形成了多种类型。全市年平均气温除高山以外，一般均在15-16℃之间，1月2-3℃，2月15-16℃，7月27-28℃，10月16--17℃。无霜期在228-249天之间。全市年降水量820-1100毫米，多年平均降水量829.5mm。

襄樊市城区河流主要有2条：①汉江：是流经襄樊市城区境诸河流中的最大河流。市境内河段长144Km，流域面积263 Km2，河面宽阔，年均流量1439m3/s,最大流量2.91万m3/s。平均流速3.48m/s，最大流速5 m/s。相应水位52.02 m，最低水位42.5 m。

②小清河：发源于红水河水库，流经襄阳区经清河店近入襄樊市城区，在清河口汇入汉江，河道蜿蜒狭窄。

2.地貌条件

工作区地跨南襄盆地南部及大洪山台褶束北缘，地势较平坦。除市区南部及东南角分布有少量的低山丘陵外，大部分为波状起伏的岗波状平原及微向河床倾斜的河谷平原。地势自北东向南西渐低，市区南部的扁山为测区最高点，海拔标高460.5m，最低点位于欧庙镇汉江出境处，海拔标高58m。区内地形地貌按其成因及形态特征可分为四种类型，即：构造剥蚀低山丘陵区；剥蚀堆积岗波状平原区；弱侵蚀堆积波状平原区；弱

侵蚀堆积河谷平原区。试验区位于弱侵蚀堆积波状平原区类型，特征如下：该区主要分布于汉江北部，滚河北部及唐、白河河间地带。系属汉江、滚河及唐、白河二级阶地。由上更新统冲积灰黄、褐黄色粘土、粉质粘土、粉细砂、砂砾石组成，阶面平坦，宽窄不一，前缘大部分与一级阶地相连，后缘直接与岗坡地相接，汉江北岸的发育高程为70—80m。唐河东岸的发育高程80—120m，唐、白河河间地带的发育高程为84—110m，滚河北岸的发育高程为76—85m。

3.社会经济概况

改革开放以来，襄樊发生了巨大的变化，逐步成为“产业特色鲜明、交通优势明显、科教实力雄厚、发展潜力强劲”的城市。我市是东风公司发展重型柴油车、轻型车、中高档轿车的重要基地，其中发动机、中重型车桥、座椅等初具核心竞争力，汽车工业占全市第二产业的60%以上，“天籁”轿车年产量已突破6万辆，成为市场青睐的车型之一，襄樊还形成与三峡配套的火力调峰发电基地。纺织、化工、食品、轻工、医化、建材、高新技术、新材料等也是襄樊的支柱产业。

（二）试验方法

1.入渗试验目的

土壤是由固体、液体与气体物质所组成的三相复合体。土壤水分既是土壤肥力的营养因素，又是重要的环境因素，是植物赖以生存的主要因素之一。不仅植物体需要吸收大量的水分来建造自身的“躯体”，赖以维持自身的生理活动，而且土壤中营养物质的溶解、转化、运输以及土壤中微生物的生命活动，都与土壤水分密切相关；土壤水是联系地表水与地下水的纽带，在水资源的形成、转化与消耗过程中，它是不可缺少的成分，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。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分状况；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、重金属等对土壤水与地下水的污染，无一不与土壤水状况发生联系；此外土壤水还与自然地理、植物生理等学科的研究有一定联系。因此，对土壤水分的研究，不管是从土壤物理力学的角度还是从土壤肥力的观点来分析，都具有它特殊重要的意义。

土壤水分的入渗，是指地面上的水在土壤表层分子力、毛细管引力和水的重力综合作用下水分进入土壤层的过程。是降水、地面水、土壤水和地下水相互转化的一个重要环节。土壤性质、供水方式都影响入渗过程，对于一定土壤类型和一定土壤湿度来说，