川西北高寒区冻融交替作用下土壤水—热运移研究

发布时间：2023-02-07 15:20

　　川西北高寒区广泛分布着多年冻土与季节性冻土,冻融过程中的土壤水热状况及其变化规律在草场退化、土壤沙化进程中的作用机制尚未明确。本研究通过室内土柱模拟川西北高寒区沙化草地和天然草地土壤经昼夜连续反复冻融、长期冻融过程,探明冻融前后土壤物理性质的变化特征,监测冻融前后土壤的水热运移特征,模型拟合土壤水热运移规律,为合理确定冻融期土壤水热调控技术参数,提高土壤水分生产力,促进川西北高寒区生态及区域经济可持续发展具有重要的现实意义。(1)经过不同的冻融循环模式后,天然草地和沙化草地土壤的物理性质均有差异。连续反复的冻融和长期冻融后,天然草地和沙化草地各层土壤黏粒含量均降低,粉粒和砂粒含量增加,且沙化草地土壤各层砂粒含量高于天然草地;土壤容重较冻融前呈现缓慢下降趋势;毛管孔隙度减少,非毛管孔隙度则有不同程度的升高,总孔隙度整体上也呈现下降趋势。毛管孔隙度随土层深度的增加逐渐降低,非毛管孔隙度随土层深度的增加逐渐升高;沙化草地和天然草地土壤持水性降低。土壤水分特征曲线随着水吸力的增大均表现“快速下降—缓慢下降—基本平稳”的变化趋势,曲线形态较接近,且变幅较一致。(2)采用室内土柱模拟,研究不同冻结...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状与发展趋势
        1.2.1 土壤水热耦合运移研究进展
        1.2.2 冻融期土壤水热运移研究
        1.2.3 常用水热耦合模型研究
        1.2.4 存在的问题及发展趋势
    1.3 研究内容和创新点
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 创新点
    1.4 研究技术路线
2 研究区域概况
    2.1 地质地貌
    2.2 气候特征与水文条件
    2.3 植被类型
    2.4 土壤类型
    2.5 社会经济
3 试验设计
    3.1 试验设计与材料
        3.1.1 试验区选择
        3.1.2 样品采集
        3.1.3 试验装置及仪器
    3.2 试验指标与测定方法
        3.2.1 土壤物理性质的测定
        3.2.3 土壤的化学性质
    3.3 试验土壤基本理化性质
    3.4 数据处理与统计分析
4 土壤基本理化特性及其对冻融的响应
    4.1 物理性质
        4.1.1 机械组成
        4.1.2 水分
        4.1.3 土壤孔隙度分布状况
        4.1.4 土壤持水状况
        4.1.5 土壤水分特征曲线
        4.1.6 土壤容重
        4.1.7 电镜扫描
5 冻融后土壤水热运移特征
    5.1 冻融期土壤温度和含水率变化规律
        5.1.1 土壤温度
        5.1.2 土壤含水率
    5.2 冻融交替下土壤水分运移规律
        5.2.1 湿润锋行进
        5.2.2 冻融前土壤水分运移规律
        5.2.3 连续反复冻融后土壤水分运移规律
        5.2.4 长期冻融后土壤水分运移规律
    5.3 冻融交替下土壤温度运移规律
        5.3.1 冻融前土壤温度运移规律
        5.3.2 连续反复冻融后土壤温度运移规律
        5.3.3 长期冻融后土壤温度运移规律
    5.4 冻融交替下土壤电导率运移规律
        5.4.1 冻融前土壤电导率运移规律
        5.4.2 连续反复冻融后土壤电导率运移规律
        5.4.3 长期冻融后土壤电导率运移规律
6 土壤水热运移模型建立与验证
    6.1 Hydrus模拟运行原理
        6.1.1 水分运动的基本方程
        6.1.2 土壤热流运动基本方程
        6.1.3 定解条件
        6.1.4 数值求解
    6.2 数值模型建立
        6.2.1 模型的建立
        6.2.3 模型验证
    6.3 不同土层深度的土壤含水率变化
    6.4 不同土层深度的土壤温度变化
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3737063