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岩质边坡非饱和带水汽运移机制及其生态学意义

周建伟 苏丹辉 袁磊 温冰 冯海波 郑晓明 尹作聪 张安鹏

周建伟, 苏丹辉, 袁磊, 温冰, 冯海波, 郑晓明, 尹作聪, 张安鹏. 岩质边坡非饱和带水汽运移机制及其生态学意义[J]. 地质科技通报, 2020, 39(1): 53-59, 66. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0106
引用本文: 周建伟, 苏丹辉, 袁磊, 温冰, 冯海波, 郑晓明, 尹作聪, 张安鹏. 岩质边坡非饱和带水汽运移机制及其生态学意义[J]. 地质科技通报, 2020, 39(1): 53-59, 66. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0106
Zhou Jianwei, Su Danhui, Yuan Lei, Wen Bing, Feng Haibo, Zheng Xiaoming, Yin Zuocong, Zhang Anpeng. Water vapor transport mechanism in unsaturated zone of rock slope and its ecological significance[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(1): 53-59, 66. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0106
Citation: Zhou Jianwei, Su Danhui, Yuan Lei, Wen Bing, Feng Haibo, Zheng Xiaoming, Yin Zuocong, Zhang Anpeng. Water vapor transport mechanism in unsaturated zone of rock slope and its ecological significance[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(1): 53-59, 66. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0106

岩质边坡非饱和带水汽运移机制及其生态学意义

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0106
基金项目: 

国家自然科学基金 41572344

科技部"国家重点研发计划项目" 018YFC1801700

详细信息
    作者简介:

    周建伟(1975-), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事矿山地质环境保护与生态修复研究工作。E-mail:jw.zhou@cug.edu.cn

  • 中图分类号: X143

Water vapor transport mechanism in unsaturated zone of rock slope and its ecological significance

  • 摘要: 岩质边坡非饱和带水分对于边坡植物生长具有重要的生态学意义。目前对岩质边坡非饱和带水汽运移的系统性研究还很少,现有研究大部分集中在大气与岩体的接触面和凝结水能否生成的定性层面,而未将边坡非饱和带作为一个系统整体来研究。为了阐明岩质边坡非饱和带的水汽运移机制及其与边坡植物生长之间的关系,运用热力学和系统科学的理论,开展边坡温湿度监测试验,进行了详细的水汽运移机制的研究。研究发现,岩质边坡非饱和带内的水汽运移驱动力为水汽分压梯度,水汽从水汽分压大的位置向水汽分压小的位置运移。冬季时,水汽从边坡深部向浅部运移,夏季时,水汽从大气向边坡深部运移。岩质边坡非饱和带内存在水汽饱和带,夏季范围较大,冬季范围收缩。同时,通过对岩质边坡复绿植物的成活率进行监测分析,论述了岩质边坡非饱和带内的水汽内循环机制及其生态学意义。本文对于研究岩体非饱和带水文学、探索植物水分来源、指导岩质边坡复绿乃至干旱半干旱带的生态修复都有极为重要的理论和现实意义。

     

  • 图 1  研究区位置示意图

    Figure 1.  The location of the study area

    图 2  监测孔布设及仪器放置示意图

    Figure 2.  The layout of monitoring holes and instruments

    图 3  冬季(a)、夏季(b)水汽分压等值线图(单位:Pa)

    Figure 3.  The contour map of water vapor pressure in winter (a) and summer (b)

    图 4  夏季(a)、冬季(b)饱和水汽带范围示意图

    Figure 4.  The distribution of water vapor saturation zone in summer (a) and winter (b)

    图 5  岩质边坡水汽内循环示意图

    Figure 5.  Inner circulation of water vapor in rock slope

    图 6  2017年8月植物生长状况

    Figure 6.  The growth status of plants in August, 2017

    表  1  植物成活率统计

    Table  1.   Statistics of plants survival rate

    物种 拉丁学名 数量/棵 成活率/%
    黄栌 Cotinuscoggygria Scop. 577 91.3
    连翘 Forsythiasuspensa 193 77.6
    爬山虎 Parthenocissus tricuspidata 20 95.0
    凌霄 Campsis grandiflora (Thunb.) Schum. 17 80.6
    紫藤 Wisteriasinensis (Sims)Sweet 18 82.3
    侧柏 Platycladus orientalis (L.) Franco 20 95.0
    小叶扶芳藤 Euonymusfortunei var.radicans 20 75.0
    腊梅 Chimonanthus praecox (Linn.) Link 10 80.0
    紫丁香 Syringa oblata Lindl. 15 86.7
    白皮松 Pinusbungeana Zucc.ex Endl. 15 73.3
    刺槐 Robinia pseudoacacia Linn. 10 80.0
    黑松 Pinusthunbergii Parl. 10 60.0
    金银花 Lonicera japonicaThunb. 8 87.5
    石榴 Punica granatum L. 8 100
    山杏 Armeniaca sibirica (L.) Lam. 8 75
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    表  2  植物生长状况统计

    Table  2.   Statistics of plants growth status

    物种 数量/棵 基径 高度(长度) 冠幅
    值/mm 年增长率/% 值/cm 年增长率/% 值/cm 年增长率/%
    黄栌 49 13.70 40.52 67.40 44.36 55.20 184.79
    连翘 41 6.60 4.46 43.10 6.86 30.40 18.11
    爬山虎 7 5.60 53.16 53.33 220.51 40.23 85.32
    凌霄 7 6.84 13.33 32.75 14.04 26.54 36.54
    紫藤 5 13.00 23.86 57.33 21.31 34.21 15.62
    侧柏 11 11.79 34.21 63.90 41.52 27.10 42.58
    扶芳藤 6 4.60 26.67 54.70 127.24 40.12 75.32
    腊梅 4 7.75 23.11 39.00 19.64 30.00 60.00
    丁香 5 11.80 15.56 75.00 75.00 49.00 86.11
    白皮松 3 9.20 4.76 25.00 3.57 12.00 2.97
    刺槐 4 19.00 96.15 96.00 132.86 112.00 329.66
    黑松 5 7.75 2.72 57.3 5.32 24.87 2.15
    金银花 2 7.10 21.00 23.00 65.00 40.00 50.00
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2020-01-23

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