【摘要】：土壤是一個(gè)由固相、液相和氣相三相組成的復(fù)雜系統(tǒng)。該系統(tǒng)內(nèi)存在液體與氣體的不斷運(yùn)移和轉(zhuǎn)化,從而對土壤水分運(yùn)移、土壤熱量傳輸及溶質(zhì)運(yùn)移等有著重要的作用。土壤水力學(xué)與熱力學(xué)參數(shù)是土壤水熱耦合模型校驗(yàn)與預(yù)測的基本參數(shù),也是利用數(shù)值法分析土壤水熱狀況的基礎(chǔ)和前提。毛烏素湖盆灘地地處半干旱地區(qū),晝夜溫差大,區(qū)內(nèi)地下水位下降,生態(tài)環(huán)境極其脆弱。因此,開展不同溫度影響下的土壤水力學(xué)參數(shù)與熱力學(xué)參數(shù)實(shí)驗(yàn)研究,對于植被-土壤-地下水系統(tǒng)及區(qū)域水資源合理開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著重要的理論及實(shí)踐意義。本文以土壤水動力學(xué)、多孔介質(zhì)流體力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等理論為指導(dǎo),以毛烏素湖盆灘地土壤為研究對象,利用室內(nèi)土柱試驗(yàn)方法及Ku—pF非飽和帶土壤參數(shù)測定儀、Hot Disk熱參數(shù)儀器、控溫設(shè)置等輔助儀器,開展了土壤水力學(xué)參數(shù)與熱參數(shù)的溫度效應(yīng)研究。主要內(nèi)容包括:(1)利用室內(nèi)試驗(yàn)測試了6.5℃、11℃、22℃、26℃、27.5℃及34℃六種溫度下的湖盆灘地土壤飽和滲透系數(shù)。土壤飽和滲透系數(shù)與溫度呈現(xiàn)出良好的線性正相關(guān),相關(guān)系數(shù)0.991,這與水的物理性質(zhì)如動力粘滯系數(shù)、重度與溫度變化有關(guān)。(2)毛烏素湖盆灘地土壤吸力隨著土壤溫度的增高呈現(xiàn)出減小趨勢,土壤中飽和含水率與殘余含水率隨著溫度的升高均呈下降趨勢,土壤水分特征曲線下移。當(dāng)土壤含水率較低時(shí),溫度對土壤水分特征曲線影響明顯。非飽和滲透系數(shù)K(s)和擴(kuò)散率D(s)隨著含水率增大、溫度的升高均呈現(xiàn)出增速逐漸增大的趨勢。(3)利用Hot Disk熱常數(shù)分析儀及控溫設(shè)施測定了7℃、12℃、18℃、31℃及36℃五種溫度在不同含水率下的土壤熱參數(shù)。并用趙貴章模型重新擬合相關(guān)參數(shù),擬合度超過0.95。土壤導(dǎo)熱率與溫度、含水率二者都呈現(xiàn)出較為明顯的正相關(guān)性;土壤熱容與溫度相關(guān)性并不太明顯,呈現(xiàn)出較小的下降趨勢,而與土壤含水率呈現(xiàn)較好的正相關(guān)性;土壤熱擴(kuò)散率隨著溫度的升高而增大,與含水率的關(guān)系表現(xiàn)為先正相關(guān)后負(fù)相關(guān)的趨勢,其中在體積含水率0.18處達(dá)到最大值。(4)運(yùn)用Tarnawski經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯Σ煌瑴囟�、含水率下�?dǎo)熱率試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合,擬合度達(dá)0.953。并通過原狀土熱參數(shù)實(shí)測數(shù)據(jù)校驗(yàn),表明該修正模型可以用于毛烏素湖盆灘地土壤不同溫度、含水率二者共同影響下的土壤導(dǎo)熱率預(yù)測。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S152

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