本文關(guān)鍵詞：基于濱海平原區(qū)淺層地下水對(duì)土壤水汽熱耦合運(yùn)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(guó)濱海平原地區(qū),地下水埋深較淺且蒸發(fā)強(qiáng)烈。受地下水快速補(bǔ)給作用的影響,包氣帶中發(fā)生的各種物理、化學(xué)過(guò)程尤為復(fù)雜,淺部包氣帶中水汽運(yùn)移和熱量傳輸具有獨(dú)特性質(zhì),這對(duì)該地區(qū)植被生態(tài)具有至關(guān)重要的作用。然而,在理論基礎(chǔ)、技術(shù)方法等方面,針對(duì)濱海地區(qū)的淺層地下水對(duì)包氣帶水汽熱耦合運(yùn)移的影響研究還存在許多問(wèn)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(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬相結(jié)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(yùn)動(dòng)參數(shù)特征,探討了淺層地下水對(duì)土壤水熱運(yùn)移的影響規(guī)律。得到主要結(jié)論如下:1.根據(jù)野外取樣測(cè)試及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè),對(duì)不同地下水位埋深下的土壤水汽熱運(yùn)移的驅(qū)動(dòng)力、地表蒸發(fā)速率以及土壤含水量變化進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表明:非等溫蒸發(fā)條件下,土壤溫度呈周期性波動(dòng),且隨地下水埋深的增大有總體升高趨勢(shì),地下水對(duì)土壤根系層溫度的調(diào)控作用可有效指導(dǎo)植被生長(zhǎng);研究發(fā)現(xiàn)在土壤蒸發(fā)峰和毛細(xì)水上升面之間必然存在基質(zhì)勢(shì)恒定面,為蒸發(fā)與地下水補(bǔ)給共同作用產(chǎn)生,其對(duì)驅(qū)動(dòng)土壤水汽熱運(yùn)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(guò)渡帶以及完全非飽和帶三種類(lèi)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(dòng)紊亂,飽和-非飽和過(guò)渡帶的表層含水量呈顯著周期性波動(dòng),非飽和帶土壤含水量變化不明顯。2.采用HYDRUS-1D模型對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行模擬,結(jié)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(shí)測(cè)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(shuō)明淺層地下水埋深條件下的土壤水汽熱耦合運(yùn)移模擬可通過(guò)PDV模型較好的實(shí)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(shí)測(cè)含水量與基質(zhì)勢(shì)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(jié)論如下:土壤非飽和導(dǎo)水率呈24小時(shí)周期性波動(dòng)。液態(tài)導(dǎo)水率主要受基質(zhì)勢(shì)影響,汽態(tài)導(dǎo)水率則與溫度變化關(guān)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(yùn)移關(guān)系顯著。同一土壤深度的熱導(dǎo)率隨地下水埋深的增大而減小,分析認(rèn)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(dǎo)。4.在土壤液態(tài)水的運(yùn)移中,基質(zhì)勢(shì)驅(qū)動(dòng)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?jī)蓚�(gè)數(shù)量級(jí)。但在溫度梯度較大的濕土中,溫度通過(guò)改變土壤特性對(duì)液態(tài)水產(chǎn)生的影響需加以考慮。土壤汽態(tài)水運(yùn)移以溫度梯度驅(qū)動(dòng)為主,基質(zhì)勢(shì)作用相對(duì)很小。汽態(tài)水晝夜時(shí)空變化中既有聚集型零通量面,也有發(fā)散型零通量面。當(dāng)下邊界為淺層地下水時(shí),由熱傳導(dǎo)及水汽運(yùn)移影響的土壤熱通量變化也十分明顯,潛熱通量對(duì)總熱通量的貢獻(xiàn)不可忽視。地下水埋深在10-60cm之間,土壤熱量晝夜運(yùn)移至少經(jīng)歷4個(gè)階段。
【關(guān)鍵詞】：濱海地區(qū) 淺層地下水 水汽熱耦合運(yùn)移 數(shù)值模擬 土壤水熱特征 零通量面
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(yùn)移11
• 1.2.2 土壤汽運(yùn)移11-12
• 1.2.3 土壤熱運(yùn)移12
• 1.2.4 淺層地下水對(duì)土壤水汽熱運(yùn)移的影響12-14
• 1.3 研究進(jìn)展14-24
• 1.3.1 土壤水熱特性參數(shù)研究進(jìn)展14-17
• 1.3.2 土壤水汽熱耦合運(yùn)移研究進(jìn)展17-20
• 1.3.3 常用水汽熱耦合模型簡(jiǎn)介20-23
• 1.3.4 地下水對(duì)土壤水汽熱運(yùn)移影響的研究進(jìn)展23-24
• 1.4 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容24-25
• 1.5 技術(shù)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(shí)驗(yàn)研究28-46
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備28-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置28-29
• 2.1.2 土壤水汽熱在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法30-33
• 2.2.1 土樣采集預(yù)處理30-32
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)定方法32-33
• 2.3 實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果33-44
• 2.3.1 土壤物理性質(zhì)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(zhì)勢(shì)監(jiān)測(cè)40-42
• 2.3.6 土壤蒸發(fā)量監(jiān)測(cè)42-44
• 2.4 小結(jié)44-46
• 第三章 土壤水汽熱耦合運(yùn)移模擬46-66
• 3.1 數(shù)學(xué)模型46
• 3.2 土壤水汽熱耦合理論基礎(chǔ)46-48
• 3.2.1 質(zhì)量守恒原理與能量守恒定律47
• 3.2.2 非飽和土壤水流運(yùn)動(dòng)的達(dá)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(yùn)動(dòng)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(yàn)證60-65
• 3.4.1 模型的建立60-62
• 3.4.2 模型的驗(yàn)證62-65
• 3.5 小結(jié)65-66
• 第四章 淺層地下水對(duì)土壤水熱運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響66-74
• 4.1 水土特征曲線66-67
• 4.2 非飽和導(dǎo)水率67-70
• 4.3 熱容量70-71
• 4.4 熱導(dǎo)率71-73
• 4.5 小結(jié)73-74
• 第五章 淺層地下水對(duì)土壤水汽運(yùn)移影響研究74-92
• 5.1 溫度與基質(zhì)勢(shì)74-79
• 5.1.1 溫度及其梯度時(shí)空?qǐng)?/span>74-77
• 5.1.2 基質(zhì)勢(shì)及其梯度時(shí)空?qǐng)?/span>77-79
• 5.2 土壤液態(tài)水通量動(dòng)態(tài)變化79-85
• 5.3 土壤汽態(tài)水通量動(dòng)態(tài)變化85-91
• 5.4 小結(jié)91-92
• 第六章 淺層地下水對(duì)土壤熱運(yùn)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(nèi)部熱通量95-99
• 6.4 土壤熱運(yùn)移規(guī)律99-102
• 6.5 小結(jié)102-104
• 第七章 結(jié)論與展望104-108
• 7.1 結(jié)論104-106
• 7.2 展望106-108
• 附錄：符號(hào)108-112
• 參考文獻(xiàn)112-130
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明130-132
• 致謝132-133

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