發(fā)布時間：2017-03-20 10:06

  本文關鍵詞：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，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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,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勢恒定面,為蒸發(fā)與地下水補給共同作用產生,其對驅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小;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,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)導水率主要受基質勢影響,汽態(tài)導水率則與溫度變化關系密切,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,基質勢驅動作用最明顯,土壤內部等溫液態(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)水產生的影響需加以考慮。土壤汽態(tài)水運移以溫度梯度驅動為主,基質勢作用相對很小。汽態(tài)水晝夜時空變化中既有聚集型零通量面,也有發(fā)散型零通量面。當下邊界為淺層地下水時,由熱傳導及水汽運移影響的土壤熱通量變化也十分明顯,潛熱通量對總熱通量的貢獻不可忽視。地下水埋深在10-60cm之間,土壤熱量晝夜運移至少經歷4個階段。
【關鍵詞】：濱海地區(qū) 淺層地下水 水汽熱耦合運移 數(shù)值模擬 土壤水熱特征 零通量面
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S152
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-28
• 1.1 選題依據(jù)10-11
• 1.2 研究意義11-14
• 1.2.1 土壤水運移11
• 1.2.2 土壤汽運移11-12
• 1.2.3 土壤熱運移12
• 1.2.4 淺層地下水對土壤水汽熱運移的影響12-14
• 1.3 研究進展14-24
• 1.3.1 土壤水熱特性參數(shù)研究進展14-17
• 1.3.2 土壤水汽熱耦合運移研究進展17-20
• 1.3.3 常用水汽熱耦合模型簡介20-23
• 1.3.4 地下水對土壤水汽熱運移影響的研究進展23-24
• 1.4 研究目標與研究內容24-25
• 1.5 技術路線25-26
• 1.6 論文創(chuàng)新之處26-28
• 第二章 淺層土壤非等溫蒸發(fā)實驗研究28-46
• 2.1 實驗裝置與設備28-30
• 2.1.1 實驗裝置28-29
• 2.1.2 土壤水汽熱在線監(jiān)測系統(tǒng)29-30
• 2.2 實驗方法30-33
• 2.2.1 土樣采集預處理30-32
• 2.2.2 實驗參數(shù)測定方法32-33
• 2.3 實驗監(jiān)測結果33-44
• 2.3.1 土壤物理性質33-34
• 2.3.2 微氣象要素34-35
• 2.3.3 土壤含水量35-37
• 2.3.4 土壤溫度37-40
• 2.3.5 土壤基質勢監(jiān)測40-42
• 2.3.6 土壤蒸發(fā)量監(jiān)測42-44
• 2.4 小結44-46
• 第三章 土壤水汽熱耦合運移模擬46-66
• 3.1 數(shù)學模型46
• 3.2 土壤水汽熱耦合理論基礎46-48
• 3.2.1 質量守恒原理與能量守恒定律47
• 3.2.2 非飽和土壤水流運動的達西定律47-48
• 3.2.3 Fourier定律48
• 3.3 土壤水汽熱耦合模型48-60
• 3.3.1 土壤水汽運動方程49-53
• 3.3.2 熱傳輸方程53-56
• 3.3.3 表面能量平衡56-57
• 3.3.4 初始及邊界條件57-59
• 3.3.5 數(shù)值求解59-60
• 3.4 數(shù)值模型建立與驗證60-65
• 3.4.1 模型的建立60-62
• 3.4.2 模型的驗證62-65
• 3.5 小結65-66
• 第四章 淺層地下水對土壤水熱運動參數(shù)的影響66-74
• 4.1 水土特征曲線66-67
• 4.2 非飽和導水率67-70
• 4.3 熱容量70-71
• 4.4 熱導率71-73
• 4.5 小結73-74
• 第五章 淺層地下水對土壤水汽運移影響研究74-92
• 5.1 溫度與基質勢74-79
• 5.1.1 溫度及其梯度時空場74-77
• 5.1.2 基質勢及其梯度時空場77-79
• 5.2 土壤液態(tài)水通量動態(tài)變化79-85
• 5.3 土壤汽態(tài)水通量動態(tài)變化85-91
• 5.4 小結91-92
• 第六章 淺層地下水對土壤熱運移影響研究92-104
• 6.1 大氣溫濕度92-93
• 6.2 地表熱通量93-95
• 6.3 土壤內部熱通量95-99
• 6.4 土壤熱運移規(guī)律99-102
• 6.5 小結102-104
• 第七章 結論與展望104-108
• 7.1 結論104-106
• 7.2 展望106-108
• 附錄：符號108-112
• 參考文獻112-130
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明130-132
• 致謝132-133

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9 代良香;;土壤水運動與作物吸水[J];河北農業(yè)技術師范學院學報;1988年04期

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  本文關鍵詞：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，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：257587