冻层持水性质对寒区冻土保墒的影响研究
发布时间：2022-12-11 09:49
冻层的存在使得寒区有着与非寒区差别明显的水文循环过程，土壤冻融规律、水热盐运移、冻土入渗等已成为众多学者研究的对象。寒区低温条件下冻结土壤持水性质与非冻结土壤不同，包气带冻层往往具有的弱透水性、蓄水保墒和隔热减渗的作用，从而使得寒区春季冻层土壤的墒情较高。关于冻土对墒情的影响，基于试验的量化研究程度不深，本文基于此选题并展开。 本文依托导师国家自然基金课题：“寒区地下冻土层水理性质及其对融雪水入渗的影响机理研究（41202171）”及冻土工程国家重点实验室开放基金课题：“冻结土壤孔隙特征对冻土层渗透系数的影响研究（SKLFSE201310）”，以冻结土壤和非冻结土壤墒情对比监测为基础，选取地表以下100cm的土壤为研究对象，在黑龙江大学呼兰校区设置冻结和非冻结对比监测试验场，同时段、同频率、同埋深（间隔20cm土层）进行土壤结构、水热及环境参数监测。通过对比分析不同埋深不同冻融阶段的水热参数，对冻层持水性质对寒区墒情的影响进行深入研究。 关键参数选取颗粒级配、干密度、含水率（墒情）、地温、气温和冻深。采用筛分法、环刀法对颗粒级配和干密度进行测定，烘干法/墒-旱情自动化系统设...
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 选题依据
1.1.1 项目支撑
1.1.2 研究背景
1.1.3 研究意义
1.2 国内外研究进展及其存在的问题
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 试验目标的选定
2.1 试验区域概况
2.1.1 自然地理
2.1.2 研究区域冻土层土壤特征
2.1.3 试验区域冻层土壤持水性质相关研究
2.2 试验场地选择
2.2.1 典型区选择原则
2.2.2 试验场地选择
2.3 试验目标设计
2.3.1 试验目标
2.3.2 材料与方法
2.4 本章小结
第三章 试验方案设计及关键参数测定
3.1 冻融过程中土壤墒情影响因素分析
3.1.1 冻层土壤结构特征参数
3.1.2 土壤的水热参数
3.1.3 环境特征参数
3.2 试验方案设计
3.2.1 方案设计内容
3.2.2 对比试验说明
3.3 试验环境控制
3.4 冻层土壤典型特征参数选取与测定方法
3.4.1 土壤结构特征参数选取与测定方法
3.4.2 冻土层水分参数选取和测定方法
3.4.3 低温冻土层热物理参数选取及测定方法
3.4.4 冻土层厚度监测
3.5 本章小结
第四章 试验过程及试验结果
4.1 试验土样结构特征参数测定结果
4.1.1 冻结试验场土样分析
4.1.2 非冻结试验场土样分析
4.1.3 对比分析
4.2 试验环境相关参数测定结果
4.3 冻层水分参数监测测定结果
4.3.1 冻结试验场垂向含水率监测结果
4.3.2 非冻结试验场垂向含水率监测结果
4.4 冻层土壤热物理参数（温度）测定结果
4.4.1 冻结试验场温度监测结果
4.4.2 非冻结试验场土壤温度监测结果
4.5 本章小结
第五章 冻层持水性质对土壤墒情变化的分析
5.1 冻土层生消过程分析
5.2 冻层生消过程中土壤墒情变化情况对比分析
5.2.1 不同埋深条件水热耦合空间对比分析
5.2.2 不同冻融阶段土壤墒情时间对比分析
5.3 冻土保墒机理探讨与分析
5.3.1 冻结后土壤孔隙度的变化
5.3.2 融雪水入渗补给
5.3.3 地下水浅埋条件对土壤水的补给
5.4 冻土保墒机理解释“春涝”现象
5.4.1 冻土保墒机理解释“春涝”现象
5.4.2 “春涝”现象的防治措施
5.5 本章小结
第六章 冻层持水性质研究拓展讨论
6.1 融雪入渗研究
6.2 条件控制及监测技术讨论
6.3 冻土保墒综合应用讨论
第七章 结论与建议
7.1 主要结论
7.2 进一步研究建议
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]寒区冻土层水理性质研究[J]. 戴长雷,常龙艳,孙思淼,吕雅洁,刘月,黄集华. 黑龙江大学工程学报. 2013(02)
[2]冻土区的地下水基础研究——《寒区冻结层上水》简介（英文）[J]. V.R.Alekseev,马巍,赵淑萍. 冰川冻土. 2012(04)
[3]积雪和冻土保墒监测试验方案分析与设计[J]. 戴长雷,常龙艳,梁丽青,彭程. 黑龙江大学工程学报. 2011(04)
[4]季节冻结深度自动监测技术试验[J]. 汪恩良,孙景路,高占坤,常俊德. 水利水电科技进展. 2011(04)
[5]寒冷地区融雪径流和融冻期降雨径流计算模型初探[J]. 李龙辉,肖迪芳,杨春生. 水文. 2011(02)
[6]华北地区暴雪覆盖与土壤墒情关系初探——以邯郸市为例[J]. 卢路,刘家宏,叶睿,李玮,秦大庸. 节水灌溉. 2011(01)
[7]高寒区土壤包气带融雪入渗特征及其影响因素分析[J]. 戴长雷,孙思淼,叶勇. 水土保持研究. 2010(03)
[8]古尔班通古特沙漠季节性冻土入渗特性试验研究[J]. 周宏飞,周宝佳,汤英,代琼,王大庆. 干旱区地理. 2009(04)
[9]季节性冻融期耕作层土壤温度及土壤冻融特性的试验研究[J]. 郑秀清,陈军锋,邢述彦,孙明,杨军耀. 灌溉排水学报. 2009(03)
[10]古尔班通古特沙漠的积雪及雪融水储存特征[J]. 周宏飞,李彦,汤英,周宝佳,徐宏伟. 干旱区研究. 2009(03)
博士论文
[1]北方季节性冻土的冻融规律分析及水文特性模拟[D]. 王晓巍.东北农业大学 2010
[2]季节性冻土区雪被—土壤联合体水热耦合运移规律及数值模拟研究[D]. 王子龙.东北农业大学 2010
[3]季节冻土水分迁移模型研究[D]. 李杨.吉林大学 2008
[4]冻融土壤水热盐运移规律及其SHAW模型模拟研究[D]. 李瑞平.内蒙古农业大学 2007
硕士论文
[1]哈尔滨地区冻层土壤水热参数监测试验研究[D]. 吕雅洁.黑龙江大学 2013
[2]冻融循环作用对粉质粘土抗剪强度指标影响的研究[D]. 吴志琴.黑龙江大学 2012
[3]季节冻土（粉质粘土）融沉特性试验研究[D]. 郑美玉.黑龙江大学 2012
[4]季节冻土区粉质粘土冻胀性试验研究[D]. 李兆宇.黑龙江大学 2011
[5]冬季覆盖对草坪土壤水分、温度及绿期的影响[D]. 宋雪枫.北京林业大学 2010
[6]北方季节性冻土区农田土壤水分运动规律研究[D]. 李天霄.东北农业大学 2010
[7]冬灌条件下土壤冻融过程的试验研究[D]. 宋迪.沈阳农业大学 2009
[8]融雪过程中水热耦合实验研究[D]. 杨绍富.新疆大学 2009
[9]基于BP神经网络的季节冻土水分迁移机理研究[D]. 车茜.吉林大学 2008
[10]积雪及下伏冻土中的水、热、盐运移规律的研究[D]. 魏丹.沈阳农业大学 2007
本文编号：3718565
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【学位级别】：硕士
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中文摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 选题依据
1.1.1 项目支撑
1.1.2 研究背景
1.1.3 研究意义
1.2 国内外研究进展及其存在的问题
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 试验目标的选定
2.1 试验区域概况
2.1.1 自然地理
2.1.2 研究区域冻土层土壤特征
2.1.3 试验区域冻层土壤持水性质相关研究
2.2 试验场地选择
2.2.1 典型区选择原则
2.2.2 试验场地选择
2.3 试验目标设计
2.3.1 试验目标
2.3.2 材料与方法
2.4 本章小结
第三章 试验方案设计及关键参数测定
3.1 冻融过程中土壤墒情影响因素分析
3.1.1 冻层土壤结构特征参数
3.1.2 土壤的水热参数
3.1.3 环境特征参数
3.2 试验方案设计
3.2.1 方案设计内容
3.2.2 对比试验说明
3.3 试验环境控制
3.4 冻层土壤典型特征参数选取与测定方法
3.4.1 土壤结构特征参数选取与测定方法
3.4.2 冻土层水分参数选取和测定方法
3.4.3 低温冻土层热物理参数选取及测定方法
3.4.4 冻土层厚度监测
3.5 本章小结
第四章 试验过程及试验结果
4.1 试验土样结构特征参数测定结果
4.1.1 冻结试验场土样分析
4.1.2 非冻结试验场土样分析
4.1.3 对比分析
4.2 试验环境相关参数测定结果
4.3 冻层水分参数监测测定结果
4.3.1 冻结试验场垂向含水率监测结果
4.3.2 非冻结试验场垂向含水率监测结果
4.4 冻层土壤热物理参数（温度）测定结果
4.4.1 冻结试验场温度监测结果
4.4.2 非冻结试验场土壤温度监测结果
4.5 本章小结
第五章 冻层持水性质对土壤墒情变化的分析
5.1 冻土层生消过程分析
5.2 冻层生消过程中土壤墒情变化情况对比分析
5.2.1 不同埋深条件水热耦合空间对比分析
5.2.2 不同冻融阶段土壤墒情时间对比分析
5.3 冻土保墒机理探讨与分析
5.3.1 冻结后土壤孔隙度的变化
5.3.2 融雪水入渗补给
5.3.3 地下水浅埋条件对土壤水的补给
5.4 冻土保墒机理解释“春涝”现象
5.4.1 冻土保墒机理解释“春涝”现象
5.4.2 “春涝”现象的防治措施
5.5 本章小结
第六章 冻层持水性质研究拓展讨论
6.1 融雪入渗研究
6.2 条件控制及监测技术讨论
6.3 冻土保墒综合应用讨论
第七章 结论与建议
7.1 主要结论
7.2 进一步研究建议
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]寒区冻土层水理性质研究[J]. 戴长雷,常龙艳,孙思淼,吕雅洁,刘月,黄集华. 黑龙江大学工程学报. 2013(02)
[2]冻土区的地下水基础研究——《寒区冻结层上水》简介（英文）[J]. V.R.Alekseev,马巍,赵淑萍. 冰川冻土. 2012(04)
[3]积雪和冻土保墒监测试验方案分析与设计[J]. 戴长雷,常龙艳,梁丽青,彭程. 黑龙江大学工程学报. 2011(04)
[4]季节冻结深度自动监测技术试验[J]. 汪恩良,孙景路,高占坤,常俊德. 水利水电科技进展. 2011(04)
[5]寒冷地区融雪径流和融冻期降雨径流计算模型初探[J]. 李龙辉,肖迪芳,杨春生. 水文. 2011(02)
[6]华北地区暴雪覆盖与土壤墒情关系初探——以邯郸市为例[J]. 卢路,刘家宏,叶睿,李玮,秦大庸. 节水灌溉. 2011(01)
[7]高寒区土壤包气带融雪入渗特征及其影响因素分析[J]. 戴长雷,孙思淼,叶勇. 水土保持研究. 2010(03)
[8]古尔班通古特沙漠季节性冻土入渗特性试验研究[J]. 周宏飞,周宝佳,汤英,代琼,王大庆. 干旱区地理. 2009(04)
[9]季节性冻融期耕作层土壤温度及土壤冻融特性的试验研究[J]. 郑秀清,陈军锋,邢述彦,孙明,杨军耀. 灌溉排水学报. 2009(03)
[10]古尔班通古特沙漠的积雪及雪融水储存特征[J]. 周宏飞,李彦,汤英,周宝佳,徐宏伟. 干旱区研究. 2009(03)
博士论文
[1]北方季节性冻土的冻融规律分析及水文特性模拟[D]. 王晓巍.东北农业大学 2010
[2]季节性冻土区雪被—土壤联合体水热耦合运移规律及数值模拟研究[D]. 王子龙.东北农业大学 2010
[3]季节冻土水分迁移模型研究[D]. 李杨.吉林大学 2008
[4]冻融土壤水热盐运移规律及其SHAW模型模拟研究[D]. 李瑞平.内蒙古农业大学 2007
硕士论文
[1]哈尔滨地区冻层土壤水热参数监测试验研究[D]. 吕雅洁.黑龙江大学 2013
[2]冻融循环作用对粉质粘土抗剪强度指标影响的研究[D]. 吴志琴.黑龙江大学 2012
[3]季节冻土（粉质粘土）融沉特性试验研究[D]. 郑美玉.黑龙江大学 2012
[4]季节冻土区粉质粘土冻胀性试验研究[D]. 李兆宇.黑龙江大学 2011
[5]冬季覆盖对草坪土壤水分、温度及绿期的影响[D]. 宋雪枫.北京林业大学 2010
[6]北方季节性冻土区农田土壤水分运动规律研究[D]. 李天霄.东北农业大学 2010
[7]冬灌条件下土壤冻融过程的试验研究[D]. 宋迪.沈阳农业大学 2009
[8]融雪过程中水热耦合实验研究[D]. 杨绍富.新疆大学 2009
[9]基于BP神经网络的季节冻土水分迁移机理研究[D]. 车茜.吉林大学 2008
[10]积雪及下伏冻土中的水、热、盐运移规律的研究[D]. 魏丹.沈阳农业大学 2007
本文编号：3718565
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