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Thermodynamic transport mechanism of water freezing-thawing in the vadose zone in the alpine meadow of the Tibet Plateau 被引量:1
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作者 Gang Qiao Feng-dan Yu +2 位作者 Wen-ke Wang Jun Zhang Hua-qing Chen 《Journal of Groundwater Science and Engineering》 2022年第3期302-310,共9页
High altitude,cold and dry climate,strong solar radiation,and high evapotranspiration intensity have created an extremely fragile ecological and geological environment on the Tibet Plateau.Since the heat in the vadose... High altitude,cold and dry climate,strong solar radiation,and high evapotranspiration intensity have created an extremely fragile ecological and geological environment on the Tibet Plateau.Since the heat in the vadose zone is primarily generated by the external solar radiation energy,and evapotranspiration is contingent on the consumption of vadose heat,the intensity of evapotranspiration is associated with the intensity of solar radiation and the heat budget in the vadose zone.However,the spatial and temporal variation of heat budget and thermodynamic transfer process of the vadose zone in the frigid region are not clear,which hinders the revelation of the dynamic mechanism of evapotranspiration in the vadose zone in the frigid region.With the moisture content of the vadose zone in the alpine regions being the research object,the paper conducts in-situ geothermal observation tests,takes meteorological characteristics into consideration,and adopts the method of geothermal gradient and numerical computation to analyse the temporal and spatial variation rule of heat budget and thermodynamic transmission process of the vadose zone in the high and cold regions.The results show there is a positive correlation between air temperature,ground temperature,and water content of the vadose zone in both thawing and freezing periods.According to the change law of geothermal gradient,the thermodynamic transfer process of the vadose zone has four stages:slow exothermic heating,fast endothermic melting,slow endothermic cooling,and fast exothermic freezing.From the surface down,the moisture freezing rate of the vadose zone is slightly higher than the melting rate.This is of great significance for understanding the evapotranspiration dynamic process of the vadose zone and protecting and rebuilding the ecological and geological environment in the high and cold regions. 展开更多
关键词 Freeze-thaw action theRMODYNAMIC EVAPOTRANSPIRATION moisture in the vadose zone Tibet plateau
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Modeling regional landslide susceptibility using dynamic soil moisture profiles 被引量:1
2
作者 RAY Ram L JACOBS Jennifer M DOUGLAS Ellen M 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2018年第8期1807-1824,共18页
A landslide susceptibility mapping study was performed using dynamic hillslope hydrology. The modified infinite slope stability model that directly includes vadose zone soil moisture(SM) was applied at Cleveland Corra... A landslide susceptibility mapping study was performed using dynamic hillslope hydrology. The modified infinite slope stability model that directly includes vadose zone soil moisture(SM) was applied at Cleveland Corral, California, US and Krishnabhir, Dhading, Nepal. The variable infiltration capacity(VIC-3L) model simulated vadose zone soil moisture and the wetness index hydrologic model simulated groundwater(GW). The GW model predictions had a 75% NASH-Sutcliffe efficiency when compared to California's in-situ GW measurements. The model performed best during the wet season. Using predicted GW and VIC-3L vadose zone SM, the developed landslide susceptibility maps showed very good agreement with mapped landslides at each study region. Previous quasi-dynamic model predictions of Nepal's hazardous areas during extreme rainfall events were enhanced to improve the spatial characterization and provide the timing of hazardous conditions. 展开更多
关键词 Landslide susceptibility vadose zone Soil moisture infiltration eapacity VIC-3L GROUNDWATER
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Vadose-zone moisture dynamics under radiation boundary conditions during a drying process 被引量:1
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作者 韩江波 周志芳 +1 位作者 傅志敏 王锦国 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2014年第5期734-744,共11页
In order to better understand the soil moisture dynamics during a drying process, a soil column experiment is conducted in the laboratory, followed by the numerical modeling with consideration of the coupled liquid wa... In order to better understand the soil moisture dynamics during a drying process, a soil column experiment is conducted in the laboratory, followed by the numerical modeling with consideration of the coupled liquid water, water vapor and heat transport in the vadose zone. Results show that there are three distinct subzones above the water table according to the temporally dynamic variation of the water content profiles. Zone 1 sees a decrease in the water contents in the upper profiles (0 m-0.05 m) due to a negative net water flux in this zone where the upward isothermal water vapor flux becomes the main flow mechanism in the soils. Irl contrast, the water content within Zone 2 in the depth ranging from 0.05 m to 0.37 m sees an apparent increase over the, resulting from the positive net thermal water-vapor and isothermal liquid-water fluxes into this layer. Zone 3 (0.37 m-0.65 m) also sees an apparent decrease in the water content since the isothermal liquid water flux carries the liquid water either upward out of this region for vaporization or downward to the water table as a recharge to the groundwater. 展开更多
关键词 moisture dynamics soil water flux vadose zone soil column experiment soil drying
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干旱半干旱煤矿区土壤水分研究进展 被引量:4
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作者 李禹凝 王金满 +2 位作者 张雅馥 朱秋萍 王敬朋 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期494-502,共9页
本文重点评述了干旱半干旱煤矿区土壤水分与生态环境效应研究进展,系统总结了土壤水分运移机理与动态模拟方法。采煤塌陷会破坏土壤含水层构造并导致地下水位下降,间接改变土壤含水率空间分布特征;露天采矿与复垦过程中机械压实导致土... 本文重点评述了干旱半干旱煤矿区土壤水分与生态环境效应研究进展,系统总结了土壤水分运移机理与动态模拟方法。采煤塌陷会破坏土壤含水层构造并导致地下水位下降,间接改变土壤含水率空间分布特征;露天采矿与复垦过程中机械压实导致土壤孔隙数量减少,连通性减弱,土壤水分入渗受阻;土壤重构与植被重建技术能够有效改善土壤结构,缓解土壤水分流失。在未来研究中,首先应进一步丰富势能理论体系,完善数值模拟技术并引入动态指标;其次应结合干旱半干旱煤矿区环境的特殊性,加强土壤水分运移规律及其机理研究;最后应基于土壤–植被–水分间耦合关系优化调控措施,促进干旱半干旱煤矿区复垦与生态修复。 展开更多
关键词 土地生态 土壤水 非饱和带 土壤水分运移 煤矿区
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次降雨入渗补给系数评估雨水花园补给地下水可行性及计算方法研究
5
作者 李凯 王建龙 +3 位作者 王雪婷 夏旭 王鹏 李天宇 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2023年第2期108-117,共10页
【目的】近年来雨水花园在海绵城市建设过程中得到了广泛应用,但其对浅层地下水的补给能力尚缺乏系统研究。【方法】通过柱状模拟试验,研究了不同降雨条件下,次降雨入渗补给系数(α)用于评估雨水花园补给地下水潜力的可行性。【结果】... 【目的】近年来雨水花园在海绵城市建设过程中得到了广泛应用,但其对浅层地下水的补给能力尚缺乏系统研究。【方法】通过柱状模拟试验,研究了不同降雨条件下,次降雨入渗补给系数(α)用于评估雨水花园补给地下水潜力的可行性。【结果】结果表明,α可用于评估雨水花园补给地下水潜力,数值变化范围为0.110~0.212,平均值为0.175;降雨重现期、降雨历时、雨型均对α具有重要影响,且随着重现期和降雨历时增加,α逐渐降低,不同雨型条件下,α大小顺序为均匀雨型>双峰雨型>单峰雨型。【结论】HYDRUS-1D模型模拟法和包气带含水率法计算α均具有较好的精度,不同降雨条件下,模型模拟法计算得出的次降雨入渗补给系数(α_(m))的相对偏差(RE)为-1.280%~7.801%,包气带含水率法计算得出的次降雨入渗补给系数(α_(b))的RE为-14.789%~6.660%。由于包气带含水率法容易实施、便于监测,工程实践中可优先考虑采用该方法。上述结果可为定量评估海绵城市建设过程中雨水花园补给浅层地下水潜力提供参考。 展开更多
关键词 雨水花园 地下水 次降雨入渗补给系数 HYDRUS-1D模型 包气带含水率
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采煤塌陷裂缝对包气带水分运移规律影响数值模拟研究 被引量:1
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作者 刘士亮 郑雨生 王傲 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2023年第6期29-36,共8页
采煤塌陷裂缝,影响包气带水分运移规律,诱发矿区生态地质环境问题。当前研究集中于塌陷裂缝对包气带含水率影响,往往忽略塌陷裂缝对包气带水分运移方向及其速度的影响。为此,综合考虑裂缝宽度、裂缝密度和土壤质地类型,基于HYDRUS 2D建... 采煤塌陷裂缝,影响包气带水分运移规律,诱发矿区生态地质环境问题。当前研究集中于塌陷裂缝对包气带含水率影响,往往忽略塌陷裂缝对包气带水分运移方向及其速度的影响。为此,综合考虑裂缝宽度、裂缝密度和土壤质地类型,基于HYDRUS 2D建立采煤塌陷区包气带水分运移数值模型,研究采煤塌陷裂缝对包气带水分运移规律。结果表明:单一裂缝时,含水率差距与裂缝宽度呈正相关关系;土壤水分运移方向向裂缝处偏转,同一土壤深度越靠近裂缝的区域偏转角度越大,最大偏转角度和发生运移方向变化的区域大小随裂缝宽度变大而变大;裂缝边缘与远离裂缝区域的平均水分运移速度差值随裂缝宽度变大而变大;裂缝密度增高时,同一土壤深度含水率会随之降低,裂缝之间区域的最大偏转角度与发生偏转的区域变小;采煤塌陷裂缝影响下壤土的含水率高于风沙土、水分运移速度低于风沙土,但土壤质地类型不影响水分运移方向。 展开更多
关键词 采煤塌陷裂缝 土壤类型 包气带水分 运移方向 运移速度 HYDRUS 2D
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毛乌素沙地植被与地下水关系 被引量:23
7
作者 程东会 王文科 +3 位作者 侯光才 杨红斌 李瑛 张二勇 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期184-189,共6页
以植被的种群和盖度、地下水埋深、包气带含水率、地下水矿化度和包气带含盐量等指标,研究毛乌素沙漠腹地地区植被与地下水的关系,确立了研究区优势植被沙蒿(Artemisia)、沙柳(Salix psammophila)和苔草(Carex)的适生地下水埋深、包气... 以植被的种群和盖度、地下水埋深、包气带含水率、地下水矿化度和包气带含盐量等指标,研究毛乌素沙漠腹地地区植被与地下水的关系,确立了研究区优势植被沙蒿(Artemisia)、沙柳(Salix psammophila)和苔草(Carex)的适生地下水埋深、包气带含水率、地下水矿化度和包气带含盐量。研究表明:地下水埋深、包气带含水量对植被种群影响非常敏感,而地下水矿化度和包气带含盐量则为不敏感指标。另外,地下水埋深对以地下水为水分来源的植被盖度较为敏感,而总盖度为不敏感指标。 展开更多
关键词 植被种群 植被盖度 地下水 包气带含水率 包气带含盐量 毛乌素沙漠
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垃圾渗滤液有机污染组分在包气带中衰减规律的模拟研究 被引量:16
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作者 李建萍 李绪谦 +2 位作者 王存政 林沛 杜涛 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期607-611,共5页
用若干土柱模拟试验研究了垃圾渗滤液有机污染组分在不同岩性、不同厚度包气带介质中的运移规律,并计算了有机污染组分在包气带中运移的有关水化学迁移参数(阻滞因子R和水化学迁移率E)。结果表明,有机污染组分在不同岩性介质中的R值顺序... 用若干土柱模拟试验研究了垃圾渗滤液有机污染组分在不同岩性、不同厚度包气带介质中的运移规律,并计算了有机污染组分在包气带中运移的有关水化学迁移参数(阻滞因子R和水化学迁移率E)。结果表明,有机污染组分在不同岩性介质中的R值顺序为:粘土>亚粘土>砂土,在相同岩性中随着厚度的增加R呈正相关增大。从而为评价和预测垃圾场对地质环境影响提供技术参数,并为垃圾场的选址提供理论依据。 展开更多
关键词 渗滤液 包气带 阻滞因子 水化学迁移率
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土壤结构变化对包气带土壤水分参数的影响及环境效应 被引量:17
9
作者 李惠娣 杨琦 +2 位作者 聂振龙 张光辉 尚海涛 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2002年第6期100-102,106,共4页
利用野外获得的实验数据,通过回归的方法获得不同岩性的水分特征曲线和渗透系数曲线的关系式,并讨论了因采矿塌陷引起包气带土壤结构变化而对包气带水分参数的影响。最后讨论了包气带水分参数的变化对当地环境造成的不利影响。
关键词 土壤结构 包气带 水分参数 环境效应
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浅层包气带水汽昼夜运移规律及其数值模拟研究 被引量:18
10
作者 曾亦键 万力 +3 位作者 苏中波 Hirotaka aito 王旭升 曹文炳 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期330-343,共14页
西北干旱、半干旱地区,浅层包气带水分通量主要由水汽组成,而水汽在运移过程中产生的能量转换和质量迁移是地表质能平衡计算不可缺少的重要源汇项。在野外进行一个沙坑实验,发现土壤水在中午(12:00~15:00)达到最大值(10cm深度... 西北干旱、半干旱地区,浅层包气带水分通量主要由水汽组成,而水汽在运移过程中产生的能量转换和质量迁移是地表质能平衡计算不可缺少的重要源汇项。在野外进行一个沙坑实验,发现土壤水在中午(12:00~15:00)达到最大值(10cm深度,5.9~6.1cm^3/cm^3;30cm深度,11.9~13.1cm^3/cm^3),而在凌晨(02:00~05:00)出现最小值(10cm深度,4.4~4.5cm^3/cm^3;30cm深度,10.4~10.8cm^3/cm^3)。为进一步验证该实验条件下的土壤水运移及分布规律,考虑了土壤水、汽、热耦合运移的HYDRUS-ID模型被用来对实验过程进行模拟,模拟结果与实测结果吻合较好。为描述土壤水分昼夜运移模式,笔者将土壤水耦合运移的时间信息和空间信息进行同步分析;并根据土壤水运移的不同驱动力,分别对温度梯度、基质势梯度作用下的液态水及汽态水通量进行了分析。 展开更多
关键词 包气带 土壤水机制 水汽热耦合运移
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陕北风沙滩地区采煤塌陷裂缝对包气带水分运移的影响:模型建立 被引量:19
11
作者 杨泽元 范立民 +4 位作者 许登科 郑志伟 石玉红 张艳娜 史晓琼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期155-161,共7页
陕北风沙滩地区高强度采煤对包气带水分运移产生影响。在区域调查的基础上,以榆树湾煤矿20108工作面开切眼附近裂缝为野外原位监测点,采用野外原位监测与室内数值模拟相结合的方法,建立采煤塌陷裂缝对包气带水分运移影响的水热耦合数学... 陕北风沙滩地区高强度采煤对包气带水分运移产生影响。在区域调查的基础上,以榆树湾煤矿20108工作面开切眼附近裂缝为野外原位监测点,采用野外原位监测与室内数值模拟相结合的方法,建立采煤塌陷裂缝对包气带水分运移影响的水热耦合数学模型。利用野外原位监测数据对所建立的模型进行识别和验证,表明模型计算值与野外监测数据之间拟合较好,从而获取了相关的水热参数。利用此模型可定量回答裂缝对土壤水分运移的影响程度,揭示裂缝对土壤水分运移的影响机理,为陕北风沙滩地区保水采煤和生态恢复提供参考。 展开更多
关键词 采煤塌陷裂缝 包气带水分运移 野外原位监测 数值模拟 保水采煤 陕北风沙滩地区
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降雨蒸发条件下渗流区污染物迁移的数值模拟 被引量:9
12
作者 李洪 李鑫钢 +1 位作者 黄国强 姜斌 《化学工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期51-54,共4页
采用溶质传递方程和水流动方程联立耦合进行数值求解,模拟土壤渗流区中有机污染物的垂直一维迁移过程。传递方程综合考虑气相扩散和液相的对流扩散过程,并且在水流动方程的边界条件中包含有降雨、蒸发的气候条件。数值模拟过程中将有机... 采用溶质传递方程和水流动方程联立耦合进行数值求解,模拟土壤渗流区中有机污染物的垂直一维迁移过程。传递方程综合考虑气相扩散和液相的对流扩散过程,并且在水流动方程的边界条件中包含有降雨、蒸发的气候条件。数值模拟过程中将有机污染物苯作为研究对象,采用美国加州地区实际的土壤物性数据和气候条件,得到的模拟结果和Grifoll的研究结果基本一致。实验结果显示500 h污染物到达的深度近似为125 cm,2 000 h已经达到180 cm。另外,在模拟区域的不同深度设置数值模拟数据采集点,结果发现越接近不饱和区上表面的地方,受气候边界条件影响越大。 展开更多
关键词 渗流区 溶质传递模型 气候条件
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田间施肥引起浅层土壤中氮的蓄积试验分析 被引量:9
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作者 张云 张胜 +1 位作者 刘长礼 侯宏冰 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期92-98,共7页
田间施肥后,未挥发和被作物吸收的剩余N素易淋失运移,引起在浅层包气带土壤中的蓄积,且又易再释放进入下层土或地下水中形成污染,并主要受气候、土质结构、微生物作用等的影响。认识和掌握上述规律现象,将有助于研究农田施肥引起地下水... 田间施肥后,未挥发和被作物吸收的剩余N素易淋失运移,引起在浅层包气带土壤中的蓄积,且又易再释放进入下层土或地下水中形成污染,并主要受气候、土质结构、微生物作用等的影响。认识和掌握上述规律现象,将有助于研究农田施肥引起地下水污染的治理方法。对田间超量施肥灌溉后,作历时近1年的浅层包气带土壤中N的蓄积试验研究,结果显示:短期内土壤中N的显著蓄积主要发生在土层1.5m以浅部位,随时间、深度及入渗水量的变化而波动。这为探索根治由此引起的地下水污染,提供了较好的应用基础和科学依据。 展开更多
关键词 包气带土层 N素蓄积 淋失运移 有效吸附容量 水分运移零通量面
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层状非均质包气带渗透性特征及其对降水入渗的影响 被引量:3
14
作者 崔浩浩 张光辉 +3 位作者 张亚哲 张冰 冯欣 郎旭娟 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2020年第3期1-9,共9页
不同的岩性界面影响了降水在包气带中的入渗、运移与再分布过程,其影响机制仍是有待研究的学科前沿问题。针对上述问题,基于层状非均质包气带6 m×4 m×5 m样方,开展了多场次自然降水入渗过程的原位试验监测,研究结果表明层状... 不同的岩性界面影响了降水在包气带中的入渗、运移与再分布过程,其影响机制仍是有待研究的学科前沿问题。针对上述问题,基于层状非均质包气带6 m×4 m×5 m样方,开展了多场次自然降水入渗过程的原位试验监测,研究结果表明层状非均质结构对降水入渗过程和速率影响明显:(1)地层分界面处土壤含水率呈现陡降变化特征;(2)220 cm深度以上包气带中土壤含水率对降水入渗响应变化敏感,呈含水率陡变的多峰谷式脉冲响应变化特征,其中20~100 cm地层土壤含水率变化幅度为22.58%~29.76%,120~200 cm地层土壤含水率变化幅度为13.74%~20.74%;220 cm深度以下包气带中土壤含水率对降水入渗响应滞缓,年内呈现平缓单峰响应变化特征,反映了多场次降雨的累积效应,其中220~400 cm地层土壤含水率变化幅度为2.3%~12.15%,430~460 cm地层土壤含水率变化幅度为2.5%~3.41%;(3)层状非均质结构阻滞了水分的运移(湿润锋通过亚砂土-粉砂界面时,平均运移速度由10.53 cm·d^-1下降为0.77 cm·d^-1;湿润锋通过亚砂土-亚粘土界面时,平均运移速度由12 cm·d^-1下降为1.86 cm·d^-1),当岩性界面处水分不断蓄积克服阻力后才能向下运移;受上部界面水分蓄积的影响,下部层状非均质结构的阻滞作用将被减弱甚至不明显。 展开更多
关键词 层状非均质 包气带 降水入渗 土壤水分动态 原位监测
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改进型有限分析法模拟包气带土壤水分运移 被引量:4
15
作者 张在勇 王文科 +3 位作者 陆彦玮 宫程程 冉彬 武泽宇 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第18期55-61,共7页
近年来有限分析法被广泛应用于模拟土壤水分运移。混合型有限分析法通常使用一阶有限差分近似代替Richards方程中的时间导数项。尽管这种方法与其他的数值方法(例如有限差分法)相比,能获得精确度更高的数值解,但是当需要精细刻画陡峭湿... 近年来有限分析法被广泛应用于模拟土壤水分运移。混合型有限分析法通常使用一阶有限差分近似代替Richards方程中的时间导数项。尽管这种方法与其他的数值方法(例如有限差分法)相比,能获得精确度更高的数值解,但是当需要精细刻画陡峭湿润锋面向下传输过程时,需要对时间项的处理提出更高的要求。因此,该研究提出一种从时域和空间域获取局部解析解的改进型有限分析计算格式来克服上述问题。将改进的有限分析法的数值解、混合型有限分析的数值解、有限差分数值解与解析解定量化对比研究发现,改进型有限分析计算格式在较大空间步长条件下(空间步长为10 cm),能够获得精度较好的数值解,且能更好地控制质量平衡误差。此外,改进的有限分析法能获得与现有的软件(VSAFT2)相似的计算结果。该研究能为包气带水分运移模拟提供一种可靠的方法,推动区域土壤水资源的评价与管理。 展开更多
关键词 土壤 水分 运移 有限分析法 包气带 数值模拟
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湖泊防渗对湖底及周边土壤水分分布的影响 被引量:2
16
作者 吴东杰 王金生 丁爱中 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1075-1081,共7页
为研究湖泊防渗对土壤水分分布的影响,采用情景-后果分析法,通过建立水文地质概念模型以及一维和二维包气带水分运移模型,对防渗前后土壤水分分布以及地下水补给强度的变化进行了预测.以圆明园为例,在现场和室内试验的基础上,进行了研究... 为研究湖泊防渗对土壤水分分布的影响,采用情景-后果分析法,通过建立水文地质概念模型以及一维和二维包气带水分运移模型,对防渗前后土壤水分分布以及地下水补给强度的变化进行了预测.以圆明园为例,在现场和室内试验的基础上,进行了研究.结果表明,在枯水期湖内无水时,防渗前后,湖底与周边土壤水分分布规律基本一致,湖泊防渗对湖底及周边土壤水分影响不大.在丰水期湖内水深1.0 m情况下,防渗前,潜水位很快上升至湖底,使地下水与湖水形成直接水力联系,湖水对湖底包气带水及潜水的平均补给强度为18.0 mm/d,湖水对植被根系分布区土壤水分分布的最大影响范围118 m;防渗后,湖底原包气带土层基本处于非饱和状态,上述平均补给强度减小为5.8 mm/d,最大影响范围缩小为14 m.因此,在丰水期湖内有水时,湖泊防渗能显著减少湖水渗漏,使湖泊周边大范围内的土壤水分显著减少. 展开更多
关键词 湖泊防渗 包气带 土壤水分 地下水 数值模拟
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季节性冻土区包气带水汽热耦合运移研究进展 被引量:3
17
作者 郑策 高万德 +2 位作者 陈云飞 卢玉东 刘秀花 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期110-117,共8页
季节性冻土区占据中国超过一半的国土面积,冻融作用会显著改变土壤性质与包气带水、热传输过程,并且由于温度与气态水对土壤水分运移影响显著,开展水汽热耦合研究对于探究季节性冻土区土壤水循环过程十分关键。该研究综述了包气带水汽... 季节性冻土区占据中国超过一半的国土面积,冻融作用会显著改变土壤性质与包气带水、热传输过程,并且由于温度与气态水对土壤水分运移影响显著,开展水汽热耦合研究对于探究季节性冻土区土壤水循环过程十分关键。该研究综述了包气带水汽热耦合运移理论的提出与发展历程,阐明了季节性冻融作用对水汽热耦合运移研究中水力参数及水分相态转化过程的影响,探讨了水汽热耦合模型适用性,总结了温度梯度驱动下气态水运移规律及其重要性,并对该领域尚需加强研究的方向提出建议:1)聚焦“土壤-植被-大气”系统水循环过程,构建适用于季节性冻土区的包气带水汽热-植被耦合模型,探究土壤水资源生态效应,为植被恢复与生态系统稳定提供理论指导;2)在寒旱区工程建设中考虑气态水的影响,明确覆盖层下水汽运移机理,对建设过程中由水汽运移引起的工程病害提出具体防治措施。通过本研究梳理归纳以期为深化包气带水汽热耦合运移理论以及解决季节性冻土区相关实际问题提供科学依据与参考。 展开更多
关键词 数值分析 包气带 水汽运移 水文循环 季节性冻土区
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华北平原中部典型区包气带水分时空动态变化特征 被引量:2
18
作者 汪丽芳 张冰 +3 位作者 王建中 刘敏 梁继运 马小雷 《水土保持通报》 CSCD 2016年第3期105-108,共4页
[目的]研究包气带水分时空动态变化特征,为"四水转化"系统动态循环研究提供依据。[方法]利用土壤水分运动学中势能的观点,研究包气带水分、包气带水势随时间和深度的变化特征。[结果]季节不同,土壤水势整体分布差异明显。6—... [目的]研究包气带水分时空动态变化特征,为"四水转化"系统动态循环研究提供依据。[方法]利用土壤水分运动学中势能的观点,研究包气带水分、包气带水势随时间和深度的变化特征。[结果]季节不同,土壤水势整体分布差异明显。6—8月土壤水势最高,局部地段甚至达到饱和,12月至翌年3月土壤水势最低。地面0—50cm深度土壤含水量受季节影响非常大,土壤水势激烈变化;50cm深度以下土壤含水量基本不受季节交替影响,50—140cm土壤水势相对稳定;140cm以下只受重力势作用。[结论]降雨、灌溉、蒸发、地下水埋深等因素均能引起土壤剖面土壤水势分布发生变化,从而实现入渗型、蒸发型、蒸发—入渗型、下渗—上渗型、下渗—上渗—入渗型等土壤水分运动状态的相互转化。 展开更多
关键词 包气带 含水量 土壤水势 时空变化
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土壤水氮动态及作物生长耦合EPIC-Nitrogen2D模型 被引量:4
19
作者 朱焱 刘琨 +2 位作者 王丽影 史良胜 杨金忠 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第21期141-151,共11页
为计算农业区不同作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程,该文基于Erosion/Productivity Impact Calculator(EPIC)作物模型建立了作物根系生长子模块,将其进行有限元数值离散,与土壤氮素迁移转化模型Nitrogen2D耦合,使模型能计算作物生... 为计算农业区不同作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程,该文基于Erosion/Productivity Impact Calculator(EPIC)作物模型建立了作物根系生长子模块,将其进行有限元数值离散,与土壤氮素迁移转化模型Nitrogen2D耦合,使模型能计算作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程。该作物生长模块可计算多种胁迫下作物根系对土壤水分和氮素的动态吸收速率,及作物收获时的生物量和吸氮量。采用武汉大学灌溉排水试验场冬小麦生长条件下土壤水氮试验数据对模型进行了率定,并用于土壤水氮分布和作物生物量预测,土壤含水率、氮素的模拟值与实测值的一致性系数分别为0.86-0.97、0.52-0.98,Nash效率系数为0.59-0.90(含水率)、0.44-0.93(土壤氮素),说明模拟结果与实测值吻合度较高。同时,分别采用该文的作物生长模块和简单根系吸收模块计算根系吸氮过程,结果显示,简单根系吸收模型会显著高估作物吸氮量,而作物生长模型则由于考虑了根系生长和各环境因子的胁迫作用,计算结果更符合作物实际吸氮过程,计算的根系吸氮量相对均方根误差为3.4%-46%。 展开更多
关键词 模型 土壤水分 Nitrogen2D EPIC 氮素迁移转化 作物生长模型 饱和-非饱和
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考虑空气影响的干旱区土壤水分运移模式研究 被引量:1
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作者 朱红艳 贾志峰 +1 位作者 李佩成 刘秀花 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期126-138,共13页
在前人研究的基础上,根据石河子垦区的实际情况,确定模型特定的边界条件及参数,建立适合该区的包气带-饱和带水、气二相流的质热传输模型,模拟土壤水分、温度的动态变化,并利用实测土壤温度、土壤含水率数据进行模型检验。结果表明:模... 在前人研究的基础上,根据石河子垦区的实际情况,确定模型特定的边界条件及参数,建立适合该区的包气带-饱和带水、气二相流的质热传输模型,模拟土壤水分、温度的动态变化,并利用实测土壤温度、土壤含水率数据进行模型检验。结果表明:模拟的土壤温度和含水率能够较好地反映实测值的变化规律,各土层模拟精度评价指标表明考虑空气影响的模拟结果更接近实测结果。对于9.7 mm日降水量的入渗深度,耦合模型可影响20 cm深土壤含水率,单相模型可影响到30 cm深左右。降水当日考虑空气模拟的蒸发速率比不考虑空气模拟的蒸发速率大7.7%;降水后1 d,不考虑空气影响导致蒸发速率比考虑空气的小3.19%。计算模拟期2种模型土壤总蒸发量,相差不大。根据2种模型水量平衡分析结果对比蒸发量的计算值与模拟值,发现考虑空气影响的模型模拟结果更可靠。 展开更多
关键词 石河子垦区 包气带-饱和带 二相流模型 土壤温度 土壤水分 蒸发量
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