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科尔沁沙地坨甸相间地区土壤水热耦合运移试验模拟

作　者: 王海玲
导　师: 刘廷玺
学　校: 内蒙古农业大学
专　业: 水文学与水资源工程
关键词: 通辽后旗坨甸相间地区水热平衡蒸散发水热传输水热耦合模拟
分类号: S152.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 133次
引　用: 2次
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内容摘要

本研究选择科尔沁沙地坨甸相间地区为研究区,在通辽市科尔沁左翼后旗阿古拉水生态试验区,针对甸子地和流动沙丘两种不同类型下垫面,分别设置30×30m的试验样地,观测水、土、汽、热等生态因子,本文的主要内容和结论如下:(1)土壤水分动态变化特征以及土壤水分变化与各环境因子之间的关系。①坨甸相间地区流动沙丘上的土壤表层存在10cm厚度的干沙层,该层可以有效阻碍深层土壤水分的散失,使沙丘各层保持相对稳定的含水量;②利用多元回归对土壤含水率和环境因子进行了相关分析:流动沙丘的土壤含水率与地表温度和日照时数的相关性最大,而甸子地的土壤含水率与大气相对湿度相关性最大;(2)坨甸相间地区蒸散特征的分析。有植被覆盖的甸子地的蒸散强度明显高于没有植被覆盖的裸露流动沙丘区。(3)坨甸相间地区热量平衡规律研究。通过对坨甸相间地区热量平衡规律研究发现:①流动沙丘土壤温度日变化幅度较大,甸子地土壤温度日变化幅度较小,并且因为有植被覆盖,日变化趋势较平缓。②在坨甸相间地区生态系统的热量平衡中,占比例大的是潜热通量,其次为感热通量和土壤热通量。(4)坨甸相间地区水热耦合模拟分析。本文应用适合于干旱半干旱土壤水热传输的模型,利用常规气象资料以及其水热参数,实现了对坨甸相间地区土壤系统水热传输的数值模拟。

全文目录

1. 前言  7-14
  1.1 研究意义及背景  7-8
  1.2 国内外发展动态  8-12
    1.2.1 土壤中的水热运移  8-10
    1.2.2 土壤－植物－大气连续体(SPAC)中水热传输的研究进展  10-11
    1.2.3 荒漠地区热量平衡规律研究  11
    1.2.4 遥感等高新技术在荒漠地区水热平衡研究中的应用  11-12
  1.3 研究目的、内容、技术路线  12-14
    1.3.1 研究主要内容  13
    1.3.2 研究思路和步骤  13
    1.3.3 研究技术路线  13-14
2. 研究区基本概况  14-17
  2.1 自然地理概况  14-16
    2.1.1 研究区地理位置  14-15
    2.1.2 地形地貌  15
    2.1.3 土壤  15-16
  2.2 社会经济概况  16-17
    2.2.1 降雨  16
    2.2.2 蒸发  16
    2.2.3 气温  16
    2.2.4 风  16
    2.2.5 水文  16-17
3. 野外试验点的布设及实验研究方法  17-19
  3.1 野外试验点的布设  17-18
    3.1.1 样点选择及其试验仪器安装  17
    3.1.2 观测项目  17-18
  3.2 试验区基本资料  18-19
4. 坨甸相间地区水量平衡规律研究  19-32
  4.1 土壤水分动态变化  19-26
    4.1.1 土壤水分动态变化  20-21
    4.1.2 土壤水分与环境因子的关系  21-22
      4.1.2.1 与植被状况的相互关系  21
      4.1.2.2 各气象因子与土壤含水量的关系  21-22
    4.1.3 土壤水分运动参数的确定  22-26
      4.1.3.1 土壤水分特征曲线  22-23
      4.1.3.2 土壤导水率和比水容  23-25
      4.1.3.3 土壤水分扩散率  25-26
      4.1.3.4 根系吸水  26
  4.2 坨甸相间地区的蒸散特征分析  26-32
    4.2.1 影响土壤蒸发的因素分析  26-27
    4.2.2 蒸散与环境因子关系分析  27-28
    4.2.3 甸子地土面蒸散估算模型  28-31
    4.2.4 流动沙丘土壤蒸发估算  31-32
5. 坨甸相间地区热量平衡规律研究  32-42
  5.1 坨甸相间地区土壤的热动态研究  33-36
    5.1.1 表层土壤温度日变化特征对比分析  33-34
    5.1.2 土壤温度的垂直梯度  34-35
    5.1.3 影响土壤温度因素分析  35-36
      5.1.3.1 植被盖度及其生长状况  35
      5.1.3.2 土壤热状况  35-36
      5.1.3.3 土壤水分  36
      5.1.3.4 其他  36
  5.2 土壤热参数的确定  36-38
    5.2.1 容积热容量  36-37
    5.2.2 导热率  37-38
    5.2.3 土壤热扩散率  38
  5.3 坨甸相间地区热量平衡规律  38-42
    5.3.1 坨甸相间地区热量平衡概述  38-39
    5.3.2 坨甸相间地区热量平衡计算结果分析  39-42
      5.3.2.1 净辐射的变化特征  39
      5.3.2.2 感热通量的变化特征  39-40
      5.3.2.3 潜热通量的变化特征  40
      5.3.2.4 土壤热通量的变化特征  40-42
6. 坨甸相间地区土壤水热传输耦合模拟研究  42-52
  6.1 土壤水分迁移与热量传输的研究意义  42
  6.2 土壤水热传输耦合模拟概述  42-43
  6.3 土壤水热耦合运移数学模型  43-52
    6.3.1 土壤水热耦合运移数学模型的建立  43
    6.3.2 土壤中的水热迁移模型的求解  43-48
      6.3.2.1 定解条件  44
      6.3.2.2 水热耦合运移模型的实现  44-47
      6.3.2.3 方程的求解  47-48
    6.3.3 数值模拟与检验  48-51
      6.3.3.1 水分运移数值模拟与检验  48-49
      6.3.3.2 热量运移模拟与检验  49-51
    6.3.3 模型检验  51-52
7. 结论与展望  52-55
  7.1 主要结论  52-53
    7.1.1 坨甸相间地区土壤水分动态变化规律  52
    7.1.2 坨甸相间地区蒸散特征的分析  52-53
    7.1.3 坨甸相间地区热量平衡规律  53
    7.1.4 坨甸相间地区水热耦合模拟分析  53
  7.2 研究展望  53-55
    7.2.1 水热发生原理与传输过程的研究  54
    7.2.2 退化生态系统的水热平衡优化模式研究  54
    7.2.3 发展趋势  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-60
作者简介  60

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