检索结果-内蒙古大学图书馆

水利水电技术（中英文） 2022年第6期53卷 194-204页

作者：郑丽萍甘永德魏加华李润杰吴玉帅王冠楠青海大学水利电力学院青海西宁810016 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京115003

针对青海省这类高寒地区对其冻融土壤的水热耦合过程开展科学合理的研究,有利于水土流失的防治和生态环境的建设。试验于青海省德令哈市怀头他拉试验基地开展,采用TDR水分温度自动监测系统进行冻融土壤含水量和温度进行监测与记录。从2... 详细信息

针对青海省这类高寒地区对其冻融土壤的水热耦合过程开展科学合理的研究,有利于水土流失的防治和生态环境的建设。试验于青海省德令哈市怀头他拉试验基地开展,采用TDR水分温度自动监测系统进行冻融土壤含水量和温度进行监测与记录。从2020年7月至2021年3月长达八个多月对土壤含水量和温度进行动态监测试验,结果表明:土壤在冻融阶段,其温度与空气温度具有同步变化的规律;外界环境变化对表层土壤含水量产生的影响较大,且土层越深影响越小;土壤含水量与温度具有相似的波动规律,都经历了一个下降、稳定、回升的过程。根据试验数据,利用SHAW模型进行该试验基地冻融土壤水热耦合过程的数值模拟,并对模拟结果展开分析,最后,根据Nash效率系数、标准差、平均偏差等指标对模型的模拟结果进行评价。模拟结果显示:地表下不同深度处土层温度的Nash效率系数(NSE)皆大于0.95,标准差(RMSE)在0.121~2.350之间,平均偏差(MBE)在0.001~0.678之间;不同土层含水量的Nash效率系数(NSE)都在0.83以上,标准差(RMSE)在0.001~0.0111之间,平均偏差(MBE)在0.001~0.006之间;根据模型模拟效率,可以认为土壤温度和含水量的模拟效果都是较为良好的,模拟结果都具有一定的可信度,能够较为真实地反映土壤各节点温度和含水量的动态运动规律和实际分布情况。

关键词：冻融土壤土壤含水量土壤温度水热耦合 SHAW模型

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盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响试验及数值模拟研究

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灌溉排水学报 2021年第2期40卷 62-69页

作者：毛俊伍靖伟刘雅文吴谋松武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 南京大学国际地球系统科学研究所南京210046

【目的】探究盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响规律。【方法】在内蒙古河套灌区开展了B1和B2二组不同含盐量下(B1:7.80 g/kg;B2:41.16 g/kg)的野外土柱蒸发试验,建立了考虑盐分影响(该影响由盐分阻抗和土壤表面阻抗体现)的冻融土壤蒸发... 详细信息

【目的】探究盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响规律。【方法】在内蒙古河套灌区开展了B1和B2二组不同含盐量下(B1:7.80 g/kg;B2:41.16 g/kg)的野外土柱蒸发试验,建立了考虑盐分影响(该影响由盐分阻抗和土壤表面阻抗体现)的冻融土壤蒸发数值模拟模型。采用土柱试验结果对模型进行了率定验证,并与SHAW模型进行了对比分析。在此基础上,应用该模型对9种不同含盐量(S1—S9:0、2.5、5、7.5、10、15、20、35、50 g/kg)下的冻融土壤蒸发进行了模拟。【结果】土壤含盐量不同导致的土壤蒸发强度差异显著,特别是在土壤冻结初期和融通期,土壤含盐量较低的B1土柱蒸发强度分别约是B2土柱的1.5倍和1.8倍;与SHAW模型相比,考虑盐分影响的冻融土壤蒸发模型能准确反映受盐分影响的冻融土壤蒸发过程,更适用于受盐渍化影响的季节性冻土区;冻融土壤蒸发量随含盐量增加呈现出先增后减的变化趋势,在含盐量为S6时,土壤蒸发量最大,为136.3 mm;相比无盐土S1,S2—S6的土壤蒸发分别增加了1.09%、13.68%、56.22%、73.73%和86.46%,而对比S6,S7—S9的土壤蒸发分别减少了10.20%、26.34%和42.55%。【结论】盐分对季节性冻融土壤蒸发影响显著,其作用为先促进后抑制,考虑盐分影响的冻融土壤蒸发模型可以提升盐渍农田蒸发的模拟精度。

关键词：盐分冻融土壤土壤蒸发数值模拟

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季节性冻融土壤入渗参数的多元线性预报模型

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人民黄河 2020年第8期42卷 158-163页

作者：陈枭萌顾宗斌文方孜叶尔迭曾琪静新疆环境保护科学研究院新疆乌鲁木齐830011 新疆清洁生产工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830011 新疆环境污染监控与风险预警重点实验室新疆乌鲁木齐830011 乌鲁木齐市环境监测中心站新疆乌鲁木齐830000

以土壤水动力学、冻土物理学、统计学等理论为基础,研究新疆典型干旱区细土平原与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同深度土层在冻结期、融化期的水热变化特征,探明研究区冻融土壤的水分入渗规律及影响因素,以期建立季节性冻融... 详细信息

以土壤水动力学、冻土物理学、统计学等理论为基础,研究新疆典型干旱区细土平原与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同深度土层在冻结期、融化期的水热变化特征,探明研究区冻融土壤的水分入渗规律及影响因素,以期建立季节性冻融土壤入渗参数的多元线性预报模型。结果表明:土壤冻结融化过程中,深层土壤的液态含水率在冻融过程中基本不随环境温度升降发生变化,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本保持一致;冻结期相比融化期在初期短时间内渗入水量较大,达到稳定入渗所需要的时间较短;从冻结期到融化期,随着土壤中冻结水含量减少,未冻水含量增加,土壤的饱和导水率随之变大;土壤入渗能力主要与环境温度、土壤温度、土壤含水率等因素有关,并得出研究区冻融土壤的入渗能力预报模型。

关键词：冻融土壤土壤温度土壤液态含水率土壤入渗参数多元线性预报

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考虑盐分影响的冻融土壤水盐运移试验及数值模拟研究

考虑盐分影响的冻融土壤水盐运移试验及数值模拟研究

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作者：毛俊武汉大学

学位级别：硕士

季节性冻土在我国广泛分布,是一种重要的土地利用资源,但这些地区多遭受水资源紧缺危机以及土壤盐碱化导致的生态环境恶化等问题,这些问题现已发展成为阻碍我国农业稳定的不安要素。因此,在国家要求节水增产、保障国家粮食安全的时代背... 详细信息

季节性冻土在我国广泛分布,是一种重要的土地利用资源,但这些地区多遭受水资源紧缺危机以及土壤盐碱化导致的生态环境恶化等问题,这些问题现已发展成为阻碍我国农业稳定的不安要素。因此,在国家要求节水增产、保障国家粮食安全的时代背景下,研究盐分对季节性冻融土壤水盐运移的影响,构建适用于盐渍化季节性冻土区的水盐运移耦合模型,对于预防和控制土壤盐碱化、节约水资源具有重要意义。本研究以盐渍化季节性冻土区内蒙古河套灌区为背景,开展了为期六个月的野外土柱冻融试验,分析了盐分影响下的冻融土壤蒸发和水盐迁移规律,并利用该土柱试验对SHAW模型在含盐季节性冻融土壤中的适用性做出了评价分析。在此基础上,构建了考虑盐分影响的冻融土壤水热盐耦合运移模型,并验证了该模型水分运动、水盐运动的模拟效果,评价了其准确性和适用性。得到了如下结论: (1)盐分对冻融土壤蒸发具有重要影响,特别是在土壤冻结初期和融通期,含盐量不同导致的冻融土壤蒸发强度差异显著。在受盐渍化影响的季节性冻土区,有必要考虑盐分对土壤蒸发的影响。 (2)盐分改变了冻融土壤水分迁移特性。当土壤含盐量较低时,土壤剖面水分迁移变化较为剧烈,特别是在土壤的冻结阶段,而当土壤含盐量较高时,其抑制土壤水分迁移的作用效果突出。 (3)SHAW模型对低含盐冻融土壤水盐运移模拟结果较好,但会高估高含盐冻土的土壤蒸发,并导致模拟的剖面含水率值低于实测值,表明SHAW模型并不适用于盐渍化季节性冻土区的水盐运移模拟。 (4)考虑盐分影响的冻融土壤水热盐耦合运移模型能对冻融土壤水分运动和水盐运移进行较好模拟。与SHAW模型相比,该模型改善了对高含盐冻融土壤的水分与蒸发模拟效果,表明该模型适用于对含盐冻融土壤的模拟。

关键词：盐分水盐运移冻融土壤蒸发模拟

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不同生物炭调控模式对冻融土壤物理特性的影响

不同生物炭调控模式对冻融土壤物理特性的影响

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作者：赵航东北农业大学

学位级别：硕士

北方高寒地区春季干旱灾害频发，在该地区受水资源的约束及季节性冻融作用的影响，对作物产量造成极大损失。因此越来越追求使用土壤改良剂来提高土壤性能。其中，生物炭作为一种改变土壤物理性状的改良剂而受到广泛关注。迄今为止，关... 详细信息

北方高寒地区春季干旱灾害频发，在该地区受水资源的约束及季节性冻融作用的影响，对作物产量造成极大损失。因此越来越追求使用土壤改良剂来提高土壤性能。其中，生物炭作为一种改变土壤物理性状的改良剂而受到广泛关注。迄今为止，关于生物炭在季节性冻土区对土壤改良的认识较少。此外，生物炭的不同施加时期对土壤物理性质的影响是否不同还不清楚。因此，探究不同时期施加生物炭对季节性冻土区土壤结构及水分特性的影响对提高农业水土资源高效利用，确保粮食安全生产具有十分重要的意义。本文立足于中国主要粮食产区的松嫩平原，在野外田间条件下设置了三种生物炭施加模式(A区:冻结前期施加、B区:融化中期施加及C区:冻结前期与融化中期均施加一半含量的生物炭)、4个生物炭施加量(3、6、9和12kg·m-2)，分别探究对土壤结构、结构稳定性和土壤水分特性的影响，最终探索一种高效合理地施用模式，使其对土壤物理特性有最佳的改良效果。主要研究内容及结论如下:　　(1)生物炭施加在冻融前后对土壤物理特性的分析。在季节性冻融与生物炭施加双重作用影响下促进了土壤微孔径(≥0.3-5μm)与土壤空隙(＞100μm)所占比例的增加，随施炭量的增加使不同土层极微孔径(＜0.3μm)所占比例降低，并且土壤总孔隙度(TP)显著增加。土壤在融化期的持水量比冻结期高，与未经处理的土壤相比储水能力显著增强;生物炭施加冻融前后明显改变土壤水分特征参数，尽管越高的施炭量增加了不同土层的植物可用含水量(PAWC)，但并没有改善土壤水气不平衡的状况，由相对田间持水量(RFC)发现过度施加生物炭会破坏土壤的理化性质;而在冻融期发现当施炭量为6kg·m-2时使土壤液态含水率的变化幅度最低，提高了土壤水分的稳定储存。同样，生物炭增加了同一处理在冻融前后的土壤导水性，但随施炭量的增加使饱和导水率(Ksat)逐渐降低。　　(2)不同时期施加生物炭对土壤结构变化及结构稳定性分析。生物炭施用时期的选择和生物炭施加量对土壤结构有显著影响，但对土壤结构的稳定性没有显著差异。生物炭显著增加了土壤TP和直径＞0.25mm的团聚体含量，减小了土壤中粉黏粒部分(S+C)的含量;并且所有施炭处理均显著降低土壤极微孔径(＜0.3μm)所占比例。与对照处理相比，所有9kg·m-2的生物炭处理均体现出最佳的结构稳定性指标，而高生物炭施用量则导致土壤结构过于松散。从施用时期发现，C区对土壤结构的改良效果最好，这是由于施加生物炭并经历冻融作用是土壤结构改善的关键性因素，其次施用时长以及连续施用均有助于土壤结构的变化和稳定。　　(3)不同时期施加生物炭对土壤胀缩模式的差异。季节性冻融作用会抑制土壤在垂直方向的收缩变化，而生物炭的施加在冻融前后同时抑制了土壤在垂直方向和水平方向的收缩效果，当生物炭施加量为9kg·m-2时抑制效果最为明显。但在不同时期施加生物炭对土壤收缩模式的差异中发现，施加量越低抑制效果越为显著，并且低施炭量也降低了土壤在失水收缩前后容重的变化幅度，这是由于生物炭在提高土壤孔隙的同时受自身结构的影响，使其不易在外力作用下减小自身孔隙所导致。相反，冻融作用促进了土壤发生膨胀现象，而生物炭的施加则降低土壤线性膨胀系数(COLE)，抑制的主要原因是由于生物炭的施加提高了土壤大孔径结构，因此缓解了土壤发生膨胀现象。　　(4)不同时期施加生物炭对土壤水分特性的影响。由于施加生物炭改善了土壤结构导致土壤孔隙内储水能力增强，同时生物炭自身孔隙的储存效果也间接提高土壤的保水性。发现当施加量为9kg·m-2时得到了最佳田间持水量(FC=0.372cm3·cm-3)，这有益于土壤水分的稳定储存;土壤PAWC从0.0638cm3·cm-3增加到0.0927cm3·cm-3-0.1767cm3·cm-3，并发现这与土壤TP和大团聚体(LA)含量的增加有显著关系。然而，在三种施用模式的平均液态含水率发现，B区所有施炭处理并没有增加实地土壤中的含水率，认为只有合理的时期施加生物炭才可保持土壤水分的稳定供给。受土壤孔隙的影响导致生物炭施加提高了土壤导水性，但由于较小生物炭颗粒堵塞土壤孔隙导致低施炭处理降低了土壤导水性。　　综上所述，认为只有合理地施加生物炭才会对季节性冻融土壤有积极作用。并发现在冻结前期与融化中期均施加一半含量的生物炭应作为季节性冻土区最适宜的施炭时期，结合季节性冻融作用对土壤水分特性的影响，建议生物炭施加量应控制在6-9kg·m-2之间，这有益于土壤保持最佳的结构状况及水分特性。本研究对了解生物炭在季节性冻土区的应用，并提高寒旱区农业水土资源利用和生态可持续发展具有一定的指导意义。

关键词：冻融土壤生物炭物理特性土壤结构土壤水分特性

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覆盖物对冻融土壤热量空间分布与传递效率的影响

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农业机械学报 2018年第2期49卷 292-298页

作者：付强马梓奡李天霄侯仁杰东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030

为了明确覆盖物对冻融土壤热量传递阻碍作用的机理和特性,基于冬季大田试验(2016年11月1日—2017年4月30日),设置裸地、自然降雪覆盖、5 cm秸秆覆盖+自然降雪、10 cm秸秆覆盖+自然降雪4种处理,分别测定了不同处理条件下10、20、30、40... 详细信息

为了明确覆盖物对冻融土壤热量传递阻碍作用的机理和特性,基于冬季大田试验(2016年11月1日—2017年4月30日),设置裸地、自然降雪覆盖、5 cm秸秆覆盖+自然降雪、10 cm秸秆覆盖+自然降雪4种处理,分别测定了不同处理条件下10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 cm深度的土壤总含水率、液态含水率和温度等数据,计算了不同处理条件下冻融土壤的热容量、相变热量和热量变化量等相关参数,进而分析了覆盖物对冻融土壤热量空间分布和传递效率的影响。结果表明:试验期30 cm深度范围内土壤热量交换量占比较大,不同时期内热量变化占比可达54.57%~81.17%;在冻结期4种处理条件下,土壤热量传递整体呈现出热量散失的趋势,在融化期4种处理条件下,土壤热量传递整体呈现出热量吸收的趋势;自然降雪覆盖、5 cm秸秆覆盖和10 cm秸秆覆盖对于热量传递的影响率分别为17%、8%和17%;4种处理条件下土壤热量无变化时间段均较长,分别为29.17%、39.41%、43.33%、50.88%。

关键词：覆盖物冻融土壤热量空间分布传递效率

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冻融土壤入渗特性及其影响因素研究进展

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水利科学与寒区工程 2018年第6期1卷 35-41页

作者：付强蒋睿奇东北农业大学水利与土木工程学院

为了合理利用寒区气候特点,在分析国内外相关研究成果的基础上,总结了各相关因素对冻融土壤水分入渗特性的影响机制。同时针对当前试验研究的限制条件及不足之处,指出了冻融条件下土壤水分入渗相关研究的后续方向及重点问题,以期为综合... 详细信息

为了合理利用寒区气候特点,在分析国内外相关研究成果的基础上,总结了各相关因素对冻融土壤水分入渗特性的影响机制。同时针对当前试验研究的限制条件及不足之处,指出了冻融条件下土壤水分入渗相关研究的后续方向及重点问题,以期为综合提高寒旱区水土资源利用效率及春季保墒抗旱提供理论及实践指导。

关键词：冻融土壤入渗特性影响因素

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冻融土壤Philip入渗模型参数的非线性传输函数模型研究

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灌溉排水学报 2017年第6期36卷 42-48页

作者：沈婧樊贵盛太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

为满足季节性冻土地区越冬期间储水灌溉管理的需求,基于山西省汾河灌区季节性冻土的冬季大田土壤水分入渗试验,得到了120组Philip入渗模型参数实测样本,借助MATLAB软件,建立了以土壤温度、有机质质量分数、土壤含水率、土壤体积质量、... 详细信息

为满足季节性冻土地区越冬期间储水灌溉管理的需求,基于山西省汾河灌区季节性冻土的冬季大田土壤水分入渗试验,得到了120组Philip入渗模型参数实测样本,借助MATLAB软件,建立了以土壤温度、有机质质量分数、土壤含水率、土壤体积质量、物理性黏粒量为输入因子、以Philip入渗模型参数吸渗率和稳渗率为输出因子的多元非线性传输函数模型,并用实测资料对该模型进行了精度检验。结果表明,预测参数的相对误差均小于11%,预报精度在可接受范围之内。

关键词：冻融土壤土壤理化参数土壤传输函数 Philip入渗模型参数非线性预测

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冻融土壤Philip入渗模型参数的BP预报模型

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节水灌溉 2017年第5期 5-10页

作者：李昊哲樊贵盛太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

为提高季节性冻土区冬、春季储水灌溉的灌水质量和效果,在季节性冻土区冻融期间进行了大田冻融土壤的系列入渗试验,获取了自然冻融条件下的大量土壤入渗试验数据,拟合得到了不同冻融条件下的Philip入渗模型参数,建立了入渗模型参数与土... 详细信息

为提高季节性冻土区冬、春季储水灌溉的灌水质量和效果,在季节性冻土区冻融期间进行了大田冻融土壤的系列入渗试验,获取了自然冻融条件下的大量土壤入渗试验数据,拟合得到了不同冻融条件下的Philip入渗模型参数,建立了入渗模型参数与土壤基本理化参数间的BP神经网络的预报模型,实现了基于土壤体积含水率、黏粒含量、土壤密度、土壤温度以及灌溉用水水温等基本理化参数对Philip入渗模型参数稳渗率A、吸渗率S的预报。所得到的预测值与实测值之间相对误差的平均值控制在7%以内。研究表明,利用冻融土壤条件下土壤常规理化参数对Philip入渗模型参数进行预报是可行的,可为季节性冻融土壤灌溉技术参数的确定提供有力支撑。

关键词：冻融土壤 Phillip入渗模型土壤理化参数 BP预报模型水分入渗

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积雪与地表联合覆盖条件下冻融土壤水盐运移规律

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水土保持学报 2017年第3期31卷 337-343页

作者：唐文政王春霞范文波蓝明菊石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832000

为探索石河子灌区冻融季节积雪与地表联合覆盖条件下土壤水盐运移的变化规律,2015—2016年通过田间小区试验,进行了秸秆、地膜、活性炭3种地表覆盖和裸地对照在整个季节性冻融期土壤水盐时空动态变化规律研究。结果表明;地表覆盖比裸地... 详细信息

为探索石河子灌区冻融季节积雪与地表联合覆盖条件下土壤水盐运移的变化规律,2015—2016年通过田间小区试验,进行了秸秆、地膜、活性炭3种地表覆盖和裸地对照在整个季节性冻融期土壤水盐时空动态变化规律研究。结果表明;地表覆盖比裸地具有更好的保墒、降盐效果。冻结土壤完全融通后,秸秆、活性炭覆盖出现含水量增幅的最大土层范围分别是0—30,0—40cm,反映出这2种覆盖经历冻融过程后更有利于土壤水分的保持和融雪水的高效利用;活性炭、秸秆、地膜覆盖和裸地在0—30cm土层含盐量相比初始值的增幅分别为18.08%,20.30%,30.91%,32.81%,可见活性炭覆盖下抑制盐分向上运移效果最为显著,秸秆覆盖次之;经历冻融过程,土壤水分和盐分变异性随土壤深度的增加而呈现递减趋势。

关键词：地表覆盖冻融土壤水盐运移温度势梯度

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