科爾沁草甸地凍融期土壤水熱鹽動態(tài)遷移規(guī)律與數(shù)值模擬研究.pdf

1、分類號S152.7學校代碼10129UDC556.3學號2012206011科爾沁草甸地凍融期土壤水熱鹽動態(tài)遷移規(guī)律與數(shù)值模擬研究StudyonSoilWaterHeatSaltTransferduringFreezingThawingitsSimulationbyNumericalModeloverMeadowLofHqin申請人：劉巧玲學科門類：工學學科專業(yè)：水文學及水資源研究方向：水文水資源系統(tǒng)模擬指導教師：劉小燕教授劉廷璽教授論

2、文提交日期：二〇一五年六月摘要結合現(xiàn)階段凍融期土壤水熱鹽運移規(guī)律研究現(xiàn)狀，以現(xiàn)有研究為基礎，本文采用連續(xù)動態(tài)的觀點和定期定點實驗的方法，研究科爾沁沙地草甸地凍融期土壤水、熱、鹽遷移規(guī)律，應用多因子相關性分析和SHAW模型模擬，分析了科爾沁左翼后旗阿古拉生態(tài)水文實驗站季節(jié)性凍融期草甸地土壤水熱鹽動態(tài)變化規(guī)律和影響其土壤凍融過程的主要因素。本文取得如下主要研究成果：（1）分析草甸地地溫隨氣溫的變化過程，發(fā)現(xiàn)科爾沁草甸地土壤溫度變化與氣溫變化

3、趨勢基本一致，且表層溫度變化劇烈。地溫變化滯后于氣溫，滯后的時間因氣溫變化而不同，同時凍結期土壤溫度變化滯后于氣溫變化的時間大于消融期土壤滯后的時間，可以證明土壤凍結速率小于消融速率，并且地表優(yōu)先于地下發(fā)生相應變化；根據(jù)地溫變化情況，可將整個季節(jié)性凍結、融化過程分為初始凍結期、穩(wěn)定凍結期和消融解凍期三個階段；土壤凍結過程由表層向下進行，最大凍深可達到104cm；土壤消融時受地下暖土層熱流和地表溫度雙重影響，由底部向地表和由地表向底部進行

4、雙向消融。（2）草甸地地下水位較高，整個時期，草甸地土壤剖面含水率均較高，全含水量隨凍融過程變幅不明顯，只有初始凍結期表層土壤和穩(wěn)定凍結期下層土壤受凍結作用變化幅度較大外，其他時期水分運移均不是很活躍；因受土壤類型、原始含水率及土層深度等不同因素影響，各層未凍水含量雖然可以達到相對穩(wěn)定狀態(tài)，但各層含量并不相同。另外，與地溫變化趨勢相同，未凍水含量隨土層深度的增加也出現(xiàn)明顯的滯后現(xiàn)象。（3）土壤凍結期間草甸地鹽分向地表積聚，并在2月達到最

5、大，后經(jīng)消融及雨水淋潤作用開始下降。結合凍深器和地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)可以準確確定土壤凍結深度，草甸地土壤中因含鹽量較大。凍結期土壤冰點與含鹽量呈負相關關系，因此凍深也受到一定影響，其年際變化并不相同。（4）相關性分析的結果顯示，土壤溫度與氣溫相關性較高，10cm處相關性達到0.872，表層向下相關性逐層減少?？諝鉂穸群屯寥罍囟鹊南嚓P性較小，表層土壤溫度與含水率呈負相關，說明凍結使得水分像凍結層聚集，土壤的含鹽量與土層溫度呈負相關。淺層土壤含水率