[发明专利]内陆河干旱区绿洲与过渡带边界地下水临界埋深计算方法

说明书

本发明涉及一种内陆河干旱区绿洲与过渡带边界地下水临界埋深计算方法，包括：确定土壤类型与降水相关参数等；确定内陆河干旱区绿洲与过渡带边界水分驱动条件；确定潜水影响层内部水分分布曲线理论公式；计算潜水影响层厚度；确定研究区潜水蒸影响层水分分布曲线；确定绿洲与过渡带边界植被可利用层厚度；确定绿洲与过渡带边界地下水临界埋深。本发明的内陆河干旱区绿洲与过渡带边界地下水临界埋深计算方法，物理过程与作用机制明确，对确定绿洲适宜发展区域和规模控制具有通用性，为指导内陆河干旱区地下水资源合理开发利用与绿洲合理管控提供可靠的理论与技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种生态环保的水文水利计算方法，尤其涉及一种内陆河干旱区绿洲与过渡带边界地下水临界埋深计算方法。

背景技术

确定合理的内陆河干旱区绿洲和过渡带边界处地下水临界埋深，对于明确绿洲和过渡带界线意义重大，也是从自然水文条件角度确定干旱区绿洲适宜发展规模亟待突破的技术难点。

西北内陆河干旱区山区降水产流，平原区径流消耗，出山口径流形成的地下水潜流场支撑平原区形成绿洲-过渡带-荒漠共生的生态格局，过渡带是绿洲的天然生态屏障。绿洲内灌区无序扩张一方面大量直接侵占过渡带面积，一方面灌溉导致水资源向绿洲内部集中，导致地下水水位下降，过渡带植被出现退化，荒漠向绿洲逼近。研究表明70年代到90年代整个西北地区人工绿洲累计增长1.53万km²，天然绿洲萎缩6800km²，绿洲荒漠交错过渡带面积累计减少了4.4万km²，荒漠化面积扩大了3.6万km²。

目前针对绿洲和过渡带缺乏明确界定，实际中难以区分的问题，虽然有专家学者对绿洲和过渡带进行了划分，但是并没有对绿洲和过渡带边界处的临界埋深进行定量计算。开展绿洲和过渡带边界临界水文条件的研究可以有效控制绿洲无序扩张，保持合理面积，从而确保绿洲天然屏障过渡带的生态安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对目前绿洲和过渡带缺乏明确界定，实际中难以区分的问题，本发明提出了一种内陆河干旱区绿洲与过渡带边界地下水临界埋深的计算方法，包括以下步骤：

步骤一：对实验区域的土壤水进行多点采样，收集土壤及气象相关参数；

步骤二：确定内陆河干旱区绿洲与过渡带边界水分驱动条件；

步骤三：确定内陆河干旱区潜水蒸发形成的潜水影响层内部水分分布曲线；

步骤四：计算潜水影响层厚度h₀；

步骤五：确定得到实验区域潜水蒸影响层水分分布曲线的参数；

步骤六：确定绿洲与过渡带边界潜水影响层与根系作用层重叠部分厚度m；

步骤七：确定绿洲与过渡带边界地下水临界埋深。

其中，步骤一中的土壤及气象相关参数包括：多点采样取平均值获得潜水面以上的土壤含水率、土壤粒径、土壤孔隙度、降水参数。

其中，步骤二中的内陆河干旱区绿洲与过渡带边界水分驱动条件确定方法：根据内陆河干旱区水文循环特点，分析平原区降水和潜水共同驱动下的生态圈层结构，绿洲植被生态需水中降水补给量P和潜水补给量Q关系为P/Q≤1；过渡带植被生态需水量中降水补给量P和潜水补给量Q关系为P/Q≥1；因此确定绿洲和过渡带边界植被生态需水量临界水文条件为降水补给量P和潜水补给量Q相等，计算公式如下：

P＝Q。

其中，步骤三中分布曲线确定方法：潜水影响层内水分运移驱动力为毛管力，阻抗为重力，土壤毛管水运动的特征函数ω(h)符合“倒S”型曲线，用如下公式表达：

其中h_D＝h₀/2；