【摘要】：積雪覆蓋作為中國(guó)北方高寒黑土區(qū)土壤凍融期最普遍的上邊界條件,直接影響土壤水分和熱量的分布、遷移過(guò)程及土壤溫度、凍結(jié)深度、凍結(jié)速率等。通過(guò)野外試驗(yàn),對(duì)哈爾濱地區(qū)的季節(jié)性凍融黑土在裸地、自然積雪、壓實(shí)積雪、加厚積雪4種不同覆蓋條件下的土壤水分、溫度變化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè),根據(jù)田間試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料,運(yùn)用對(duì)比分析及統(tǒng)計(jì)方法對(duì)壤季節(jié)性凍融過(guò)程中氣候條件的變化規(guī)律、積雪厚度及降雪的變化規(guī)律、土壤剖面溫度、總含水量及液態(tài)含水量的變化規(guī)律以及具有不同積雪密度、厚度等特性的積雪覆蓋對(duì)土壤溫度、含水量的影響等問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)探討,并利用SHAW模型對(duì)不同積雪覆蓋條件下的土壤季節(jié)性凍融過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。從時(shí)間、空間角度分析了不同深度土壤含水率及溫度變化。得到的主要結(jié)論如下:(1)在積雪總量一定的情況下,積雪的消融速率與氣溫、太陽(yáng)輻射量密切相關(guān)。不同厚度和密度的積雪,在消融時(shí)間上相差較小,積雪密度和厚度對(duì)消融速率的影響較弱。由于雪的低熱導(dǎo)性,積雪覆蓋對(duì)土壤具有良好的緩沖、絕熱和保墑作用。在僅存在積雪自身沉降造成的密度增大情況下,積雪的厚度越大保護(hù)效果越好,土壤含水率對(duì)氣溫變化的響應(yīng)及土壤解凍時(shí)間依次延后,延后程度隨土壤深度增加而增大;當(dāng)人為改變積雪密度時(shí),相較于單純?cè)黾臃e雪厚度,密度大的積雪可以更好地保護(hù)土壤,使氣溫對(duì)土壤的直接影響更小。當(dāng)遇到冬季降雪量較小情況時(shí),可以考慮采用人為壓實(shí)積雪的方法,加強(qiáng)對(duì)土壤的保護(hù)作用。積雪可以減緩?fù)寥赖膬鼋Y(jié)速度,影響土壤內(nèi)部水分再分布過(guò)程。在土壤的凍結(jié)過(guò)程中,液態(tài)水會(huì)向凍結(jié)鋒面遷移,在穩(wěn)定凍結(jié)階段由于凍結(jié)面移動(dòng)較緩慢,凍結(jié)鋒面處土壤總含水率增大、水分聚集現(xiàn)象明顯。(2)無(wú)積雪覆蓋時(shí),由于土壤這種多孔介質(zhì)受環(huán)境溫度影響較大,不同時(shí)期土壤的溫度變化較為劇烈。而存在積雪覆蓋區(qū)域,由于積雪的大比熱容性及其對(duì)能量的吸收,導(dǎo)致凍結(jié)期環(huán)境溫度降低時(shí),土壤的溫差變小,減少熱量散失;穩(wěn)定凍結(jié)期,積雪的存在為土壤積蓄能量,土壤溫度相對(duì)較高;消融解凍期,積雪對(duì)能量具有一定的反射及儲(chǔ)存作用,因此,積雪覆蓋條件下土壤溫升較慢。積雪覆蓋隔絕了土壤與環(huán)境之間的能量交換,在越冬期保持了土壤溫度,同時(shí),自然降雪、加厚積雪、壓實(shí)積雪處理的土壤溫度曲線依次變得平緩。其中,壓實(shí)積雪處理的保溫效果最為明顯,優(yōu)于加厚積雪,說(shuō)明積雪對(duì)能量的反射、儲(chǔ)存及熱量傳導(dǎo)作用受積雪密度的影響更大。(3)SHAW模型可以良好的模擬季節(jié)性凍融土壤的水熱耦合遷移過(guò)程,能夠精確模擬不同積雪覆蓋條件下土壤溫度的動(dòng)態(tài)變化,對(duì)土壤含水率變化規(guī)律的模擬也取得了較好的模擬結(jié)果。當(dāng)改變積雪密度及厚度等重要積雪特性參數(shù)時(shí),雪層受到擾動(dòng)后整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,會(huì)出現(xiàn)密度不均勻等情況,會(huì)使模擬結(jié)果誤差增大,但模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值的變化規(guī)律仍然一致。綜上所述,通過(guò)系統(tǒng)研究不同積雪覆蓋條件下凍融土壤水分、熱量的動(dòng)態(tài)變化并利用SHAW模型對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬,揭示了不同積雪覆蓋條件下季節(jié)性凍土區(qū)雪被覆蓋條件下的土壤水熱耦合運(yùn)移規(guī)律、描述了凍融過(guò)程中的土壤水分及熱量的動(dòng)態(tài)變化,研究結(jié)果對(duì)于合理提高寒區(qū)土壤水熱資源利用效率、制定冬春季節(jié)儲(chǔ)水保墑灌溉方案等問(wèn)題具有重要的理論及實(shí)際意義,而且可以為地表水、地下水資源利用,農(nóng)業(yè)及環(huán)境水土保持等方面的研究提供理論支撐和科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：S152;P426.635

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 隋紅建,曾德超,陳發(fā)祖;不同覆蓋條件對(duì)土壤水熱分布影響的計(jì)算機(jī)模擬Ⅰ——數(shù)學(xué)模型[J];地理學(xué)報(bào);1992年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李瑞平;凍融土壤水熱鹽運(yùn)移規(guī)律及其SHAW模型模擬研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2358478