上边界条件对多年冻土地温场数值模拟结果的影响分析

以玛多地区多年冻土为背景,建立多年冻土地温场的数值计算模型,以不同的方式考虑近60 a来的气温变化构成不同的上边界条件,通过模型计算分析不同上边界条件下的不同时期温度场、未来冻土退化特征.结果表明:在上边界条件中采用气象站实测近60 a波动温度值和采用近60 a平均恒定值时,浅层冻土地温差异明显,且越浅层地温与越近时间的上边界条件相关.预测未来100 a冻土地温变化趋势发现,相同升温速率和升温初始温度条件下,上边界采用实测60 a波动温度值对冻土退化过程影响较小;升温初始温度值提高到与趋势线衔接后,冻土退化起始时间从约第45年提前到约第20年;60 a实测温度和升温初始温度值均提高到与其初始温度场上边界条件衔接后,冻土退化起始时间从约第20年提前到约第15年;冻土退化从开始到完全退化经历时间为25 a左右.

适应复杂上表面边界条件的一维土壤水运动数值模拟

本文利用有限元法建立了一维土壤水运动数值模型。提出了适应降雨/灌溉、蒸发等复杂的上边界条件的处理方法,可以用来统一计算土壤剖面降雨/灌溉入渗、地表积水、地表产流、蒸发、蒸腾以及当这些现象交替出现时的水分运动过程。在数值计算过程中,采用了质量守恒和特殊的迭代求解格式以加快计算收敛速度和减少水量平衡误差。模拟验证表明:本文模型提出的思路可行,计算方法合理并具有通用性。

植被变化对地下水流系统影响模拟研究

针对鄂尔多斯高原存在的湖泊萎缩、地下水位下降等生态环境问题,采用数值模拟方法,通过建立区域尺度理想剖面二维地下水流模型,从水动力学机制上探讨了区域植被变化对地下水系统和湖泊的影响机制。通过对比目前常用的定水头边界与通量上边界条件两种方法的适用条件及不足,提出了改进后的变通量上边界概化方法,并将其应用于鄂尔多斯高原区域地下水模拟中。结果表明:区域植被条件改变对地下水和湖泊影响明显,该影响受区域地下水流系统演化规律的控制。