季節性凍融期淺層潛水與土壤水轉化規律的試驗研究

《季節性凍融期淺層潛水與土壤水轉化規律的試驗研究》是依託太原理工大學，由陳軍鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：季節性凍融期淺層潛水與土壤水轉化規律的試驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳軍鋒
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

季節性凍融期，土壤水分經歷多次凍融循環作用並發生複雜的水、熱耦合遷移，加劇淺層潛水與土壤水之間的水分遷移轉化，不僅使地下水資源量發生變化，而且易加重土壤鹽漬化等水土環境問題。本研究通過2個自然凍融期地中蒸滲儀系統潛水蒸發量與入滲補給量、土壤含水率、土壤溫度及土水勢的監測，輔以室內人為控制凍結氣溫不同潛水位埋深下的土壤單向凍結試驗，分析研究凍融期潛水淺埋條件下均質和非均質土壤水熱遷移，潛水蒸發、潛水與土壤水相互轉化的規律；揭示凍結氣溫變化、土壤的非均質性、土壤顆粒級配及平均粒徑、凍層厚度及層位、潛水位埋深等對凍融期潛水與土壤水相互轉化量的影響；探索季節性凍融期淺層潛水與土壤水轉化量的預報模型。研究成果不僅可為科學評價地下水資源量及合理揭示凍融土壤水分蒸發機理提供理論依據，而且對於土壤水資源的高效利用、土壤鹽漬化的防治具有重要意義。

結題摘要

在地下水淺埋區，潛水與土壤水相互轉化十分強烈，特別是在季節性凍融期，土壤凍結與融化作用使得轉化過程更加複雜。淺層潛水與土壤水之間的水分遷移轉化，不僅使地下水資源量發生變化，而且易導致土壤鹽漬化等水土環境問題。本研究利用地中蒸滲儀系統，通過2個自然凍融期潛水蒸發量與入滲補給量、土壤含水率、土壤溫度及土水勢的監測，輔以室內人為控制凍結氣溫不同潛水位埋深下的土壤單向凍結試驗，分析研究了凍融期潛水淺埋條件下非飽和帶土壤水分遷移特徵及潛水蒸發、潛水與土壤水相互轉化的規律；建立了凍結期累積潛水蒸發量與凍結時間的關係以及凍融期潛水補耗差與地下水位埋深及土壤平均粒徑的預報模型；揭示了地下水位埋深和土壤質地對土壤凍融過程中水分遷移、潛水蒸發以及潛水補耗差的影響。主要結論：凍融期，不同地下水位埋深下的非飽和帶土壤含水率差異較大，地下水位埋深越淺，水分聚集區形成越早，土壤含水量越高。當地下水位埋深為1.0m時，剖面含水率增加幅度最大，砂壤土剖面水分主要在40-70cm處聚集，土壤含水率達到51%。潛水與土壤水之間的轉化受非飽和帶岩性、地下水位埋深和土壤凍融過程的影響，地下水位埋深越小，土壤顆粒越小，凍融期土壤剖面水分凍結引起的潛水入流量越大。凍結期，累積潛水入流量與凍結歷時具有較好的相關性，二者符合冪指數關係。凍融期平均潛水補耗差與地下水位埋深滿足半對數關係，模型的回歸係數與土壤平均粒徑呈線性關係。研究成果不僅可為科學評價地下水資源量提供理論依據，而且對於土壤鹽漬化的防治具有重要意義。