关于雨水资源化和土壤有效水的几个问题

上一篇 / 下一篇  2010-12-06 15:27:22

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  雨水资源化研究已经有些年头了,但是到今天还没有一个为众人接受的雨水资源化的概念。我博士论文的研究方向也是雨水资源化研究的一个方面。我的博士论文导师吴普特研究员关于雨水资源化有这么一个观点,他认为雨水本身就是一种水资源,降雨发生之后雨水一部分转化为地表径流,另一部分则入渗到土壤中转变成土壤水,这两种“二级水”都能为人类直接或者间接利用。以此观点,一个地区在某时期的可更新水资源总量就是该地区在此段时间的降雨量,也是该地区在此段时间的雨水资源化的潜在(最大)量。雨水资源化的这个概念在逻辑上没有问题,并且从资源学角度上看也合情合理,但是此观点并非为所有人接受,或者说一部分人只是保留性地接受。这个概念里面的关键部分是土壤水这部分。由于土壤水是陆地表面水分循环中一个非常活跃的因素,特别是表层和根系层土壤水的变化非常迅速,因此这部分土壤水能不能称之为水资源或者能不能作为雨水资源化研究的一部分还是一个需要深入探讨的问题。当前一个比较流行的观点是只有被植物吸收利用的那部分土壤水是水资源,因为土壤水的主要功能就是维持植物生命和生长。这个概念虽然比较具体,针对性强,也有较强的说服力,但是过于“实用主义”,内涵比较窄。这就好像去菜市场的菜,我们不能只把卖掉的菜成为菜,没有卖掉的就不叫菜。一个更广义的概念认为应该把土壤中能够为植物吸收利用的土壤水称之为土壤水资源,并将其作为雨水资源化的一个重要组成部分。这个观点之所以说“更广义”,是因为它是从土壤有效水的观点定义土壤水资源。为了更好的理解这个观点,先说一下土壤有效水的概念,土壤有效水是指介于田间持水量和永久凋萎湿度之间能够为植物吸收利用的那部分土壤水。这个概念将雨水入渗转化的土壤水分成了两部分,一部分是土壤有效水,另一部分是土壤无效水。并且它不是从植物耗水角度去定义土壤水资源,而是更多地从土壤水本身的特性去理解。这个概念是我导师和我都比较接受的,我觉得从土壤有效水角度定义土壤水资源和理解雨水资源化更为合理。因为一块土地的植被类型和密度是可变的,如果从植物吸收水的角度考虑,则每种植物在某一个分布密度下都一个土壤水资源的计算值,这实在过于繁琐,不利于土壤水分的田间管理。

  那么如何从雨水资源化的角度去研究土壤有效水呢?我认为目前需要研究的有以下几点。一是研究影响土壤有效水转化的影响因素。比如降雨量、雨强、植被(类型、盖度和高度等)、土壤(容重、颗粒组成、初渗速率、稳渗速率和饱和导水率等)和地形(相对高程、坡度、坡向、汇流面积和坡长等)等因素对降水转化土壤有效水过程的影响。当然这些因素中有些是主要的,有些是次要的,并且对于不同地区主要因素还不尽相同。二是研究土壤有效水的量化方法。在通过数学方法(比如主成分分析或者因子分析)找到这些主要因素后,就可以建立土壤有效水和主要成分之间的多元回归模型。当然也可以通过基于物理过程的概念模型估算土壤有效水。这个过程主要包括四个子过程,一是雨水的“流失”过程,即降雨自天而降到达地表并分离的过程;二是雨水的入渗过程;三是土壤水的再分布过程;四是土壤水分的“过滤”过程,即土壤水向土壤有效水的转化过程。通过这种思路估算土壤有效水虽然复杂,但是具有较强的物理意义和说服力,应该是土壤有效水量化的研究方向。三是在量化研究的基础上,综合地表径流部分研究雨水资源化。目前,地表径流部分研究已相对较多,这里就不赘述。

  以上是我对雨水资源化和土壤有效水的一点薄见,希望借此抛砖引玉,和感兴趣的网友进行交流。


TAG: 雨水资源化

 

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