[发明专利]协同缓解干旱区荒漠化和次生盐碱化的地下水位调控方法

说明书

本发明涉及一种协同缓解干旱区土壤荒漠化和次生盐碱化的地下水位调控方法，包括：在分析干旱区荒漠化和次生盐碱化内在联系的基础上采集数据；计算土壤盐碱化地下水临界埋深；计算土壤荒漠化地下水临界埋深；确定研究区植被群落根系长度；确定荒漠区地下水水位恢复方式及参数；确定盐碱化区域地下水水位降低方式及参数；协同缓解荒漠化和次生盐碱化的地下水水位调控。本发明方法对因地下水水位不合理管控导致的荒漠化和土壤次生盐碱化的解决具有通用性，为指导干旱区地下水资源合理开发利用与生态修复提供可靠的理论与技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种协同缓解干旱区土壤荒漠化和次生盐碱化的地下水位调控的技术方法，是一种水文水利的计算方法，是一种生态环保的技术方法。

背景技术

荒漠扩张和次生盐碱化是西北内陆干旱区绿洲生态安全最大的威胁，两者在一定程度上具有密切联系，从水文机理上对两者开展联合调控研究对推动当地生态保护具有十分重要的意义，也是后续干旱区生态修复亟待突破的技术难点。干旱区绿洲外围过渡带荒漠化主要原因为灌区大量水资源的使用，导致地下水潜流场退缩，过渡带地下水位下降，植被无法得到地下水的补给，荒漠向绿洲推移。绿洲内部次生盐碱化主要原因为灌区水资源集中使用，灌溉回归水排放不当，导致在绿洲内部局部区域地下位抬升，土壤水蒸发将盐分带到地表结晶析出；绿洲内部次生盐碱化和过渡带荒漠化一个是由于地下水埋深过浅，一个是由于地下水埋深过深，均与地下水埋深密切相关。目前针对两者问题单独研究十分普遍，降低盐碱化区地下水水位，将多余水分随意排出，人工种植防护林，增加耗水，两者均缺乏明确的目标，对水资源也是一种双重浪费。针对上述两者问题，单独研究已经不能满足实际需要，实际中也难以取得较好的治理效果。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种协同缓解干旱区荒漠化和次生盐碱化的地下水位调控方法。

本发明的目的是这样实现的：一种协同缓解干旱区荒漠化和次生盐碱化的地下水位调控方法，所述的方法包括如下步骤：

步骤1，在确定干旱区荒漠化和次生盐碱化的内在联系的基础上在研究区域内采集必要的数据。主要是通过分析造成这两者问题的机理，荒漠化是绿洲水资源集中使用，潜流场退缩，地表植被失去地下水支撑；盐碱化是绿洲灌溉大量回归水就近排放，局部地下水水位抬升。基于支撑生态圈层结构的地下水连续潜流场概念，天然情况下水位呈现一高一低状况，在水量上两者问题是互补的，将二者一并考虑；

步骤2，计算盐碱化区地下水临界埋深h₀；

式中：h₀为盐碱化的地下水临界埋深，单位为m；T_min为植被生长周期类最低土壤水温度，单位℃；n土壤孔隙度；d土壤有效粒径，单位m；σ为土壤水的张力，单位N/m；ρ_w为灌溉期前的最低土壤温度下的水的密度，单位kg/m³；g为重力加速度，单位m/s²；

步骤3，根据对研究区域的植被群落调查，通过结合相关文献对调查植被的根系特点研究，确定研究区域的植被群落中优势物种的最大根系长度D_max；

步骤4，计算荒漠化地下水临界埋深的：地下水对植被的补给是通过潜水蒸发实现的，当潜水影响层与根系作用层有接触时，可以实现地下水对植被的补给。反之，二者不相交时，植被无法吸收地下水，地下水无法补给植被，因此，定义造成过渡带荒漠化的地下水临界埋深为潜水影响层与根系作用层之和。由于考虑植被整个生理周期都能得到地下水潜水补给，因此取平均温度T对应的液体表面张力，修正后毛管水最大上升高度公式为：

式中：h₂为过渡带荒漠化的地下水临界埋深，单位为m；D_max为植被群落中优势物种的最大根系长度，单位为m；