基于濱海平原區(qū)淺層地下水對土壤水汽熱耦合運移規(guī)律的影響研究.pdf

1、在我國濱海平原地區(qū)，地下水埋深較淺且蒸發(fā)強烈。受地下水快速補給作用的影響，包氣帶中發(fā)生的各種物理、化學過程尤為復雜，淺部包氣帶中水汽運移和熱量傳輸具有獨特性質(zhì)，這對該地區(qū)植被生態(tài)具有至關重要的作用。然而，在理論基礎、技術方法等方面，針對濱海地區(qū)的淺層地下水對包氣帶水汽熱耦合運移的影響研究還存在許多問題亟待解決。
　　本文以淺層地下水埋深下的土壤水汽及熱量為研究對象，通過實驗監(jiān)測與數(shù)值模擬相結合的方法，深入研究了不同地下水淺埋條件下

2、土壤水汽熱運動參數(shù)特征，探討了淺層地下水對土壤水熱運移的影響規(guī)律。得到主要結論如下：
　　1.根據(jù)野外取樣測試及室內(nèi)實驗監(jiān)測，對不同地下水位埋深下的土壤水汽熱運移的驅(qū)動力、地表蒸發(fā)速率以及土壤含水量變化進行了詳細分析。結果表明：非等溫蒸發(fā)條件下，土壤溫度呈周期性波動，且隨地下水埋深的增大有總體升高趨勢，地下水對土壤根系層溫度的調(diào)控作用可有效指導植被生長；研究發(fā)現(xiàn)在土壤蒸發(fā)峰和毛細水上升面之間必然存在基質(zhì)勢恒定面，為蒸發(fā)與地下水補給

3、共同作用產(chǎn)生，其對驅(qū)動土壤水汽熱運移有重要影響；土壤累積蒸發(fā)量隨地下水埋深的減小而增大，蒸發(fā)速率的波幅則隨地下水埋深的增加而減??；三種地下水埋深將土壤層分為飽和帶、飽和-非飽和過渡帶以及完全非飽和帶三種類型，飽和帶表層汽態(tài)水與液態(tài)水轉(zhuǎn)化頻繁造成土壤含水量波動紊亂，飽和-非飽和過渡帶的表層含水量呈顯著周期性波動，非飽和帶土壤含水量變化不明顯。
　　2.采用HYDRUS-1D模型對實驗過程進行模擬，結果表明：土壤剖面溫度總體擬合較好，

4、土壤含水量的模擬值與實測值較為一致，但淺層（10cm以淺）模擬效果不如深部（大于20cm深處）。這說明淺層地下水埋深條件下的土壤水汽熱耦合運移模擬可通過PDV模型較好的實現(xiàn)，且含水量越大擬合效果越好。
　　3.利用RETC軟件將VG模型與土壤實測含水量與基質(zhì)勢數(shù)據(jù)擬合，得到水力特征模型參數(shù)?；赑DV模型分析了土壤水熱特征參數(shù)，結論如下：土壤非飽和導水率呈24小時周期性波動。液態(tài)導水率主要受基質(zhì)勢影響，汽態(tài)導水率則與溫度變化關系密

5、切，且均隨地下水埋深的增大而減小。土壤熱容量變化與土壤液態(tài)水運移關系顯著。同一土壤深度的熱導率隨地下水埋深的增大而減小，分析認為由于含水量增大促使土壤顆粒表面的水膜增多，利于熱傳導。
　　4.在土壤液態(tài)水的運移中，基質(zhì)勢驅(qū)動作用最明顯，土壤內(nèi)部等溫液態(tài)水通量一般超出熱液態(tài)水通量兩個數(shù)量級。但在溫度梯度較大的濕土中，溫度通過改變土壤特性對液態(tài)水產(chǎn)生的影響需加以考慮。土壤汽態(tài)水運移以溫度梯度驅(qū)動為主，基質(zhì)勢作用相對很小。汽態(tài)水晝夜時空