区域水盐运动的系统分析

一、区域水盐运动的系统分析

就综合治理旱涝盐碱和提高农田水利用效率而言，区域水盐运动的主要内函指土壤水分和盐分、地下水水位和水质的动态和空间分布状况。这种水盐状况的演变是在气候（cl）、水文地质（hg）、地貌（gm）、土壤（sl）、农作物（植被）（vg）以及土地管理（人为因子）（lm）的综合影响下发展的。某一瞬间的区域水盐状况（RWS）可用下式表达：

式中　t及t-1指时间；

τ指从t-1到t时段。

对此式右项进行如下转换：

令　F（cl，hg，sl，vg，lm…）τ=F（）τ

则

对2.1式，以环境因子、区域（空间）分布、系统分解三方面进行如下分析。

（一）环境因子分解

一般情形下，在农区区域水盐运动系统的环境因子可分为气候因子、地学综合体因子、土地管理（包括灌排条件、土地种植等）因子，据此把F（）τ分解为：

令

则

其中C、G、L分别代表了区域水盐运动系统与气候因子、地学综合体、土地管理因子之间的函数。（2.7）式中C、L是随时间（t）变化的外部因子，G是在一定区域内相对稳定，不受时间（t）影响的因子。关系运算表明：地学综合体是区域水盐运动系统的基础，气候因子与土地管理因子的联合，通过地学综合体而作用于区域水盐运动系统，从而引起该系统状态的改变。

（二）空间因子分解

对区域水盐运动系统研究的最终目的，是要得知区域水盐状况的空间分布。可以假设平面由众多的“点”组成，如得知每一点的水盐状况，区域分布即可得出。对区域上某一点（x，y）如不考虑周围点对其影响，据（2.7）式可得：

而实际上，空间上点与点之间是相互关联的，见图2.5。

设空间步长为Δx，Δy，此时RWS（x，y）（t）应为：

（不包括（x，y）点）

则

（2.11）式中，RWS（xe，ye）（t-1）代表（x，y）点的周围点水盐状况，Ae为周围点对（x，y）点的水盐状况的影响因子。

（2.11）式表明区域内某一点的水盐状况与此点的C、G、L因子，前期水盐状况与周围点的水盐状况有关。

设所研究的区域D，求出所有（x，y）∈D的RWS（x，y），则区域水盐状况的分布可用集合表达为：

（三）水盐运动系统的分解

在半干旱、半湿润冲积平原区，如区域水盐动态主要考虑地下水水盐动态与土壤水盐动态，即区域水盐动态可用地下水水盐与土壤水盐这些状态变量进行表示。可用（2.13）式表示：

式中　RWS1：区域地下水水位（埋深）；

RWS2：区域地下水水质；

RWS3：区域土壤水分；

RWS4：区域土壤盐分。

它们之间的相互关系见图2.6，如要求出某一个RWSi（i=1，2，3，4），则RWSj（j≠i）也应被考虑。即：

式中　rji：其它子系统对所考虑子系统的影响参数。

（2.14）式说明，某一子系统水盐状况与C、G、L及前期的水盐状况及其它子系统的水盐状况有关。

如考虑空间上一点某一子系统的水盐状况，则：

（2.15）式即为区域水盐运动系统变化概念性的基本状况方程。它表明，在区域上的某一点的某一子系统的水盐状况，是由下述三方面综合作用的结果：

（1）环境效应：气候、地学综合体、土地管理因子（人为因子）；

（2）空间分布效应：周围点对此点的影响；

（3）系统内部效应：区域水盐运动系统中其它子系统对所考虑子系统的影响。

对（2.15）式具体分析，进行简化，就可建立起水盐运动系统预报的概念模型。