毛烏素沙地地表-包氣帶-淺層地下水熱量傳輸的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、毛烏素沙地又稱鄂爾多斯沙地,是中國四大沙地之一。位于陜西、寧夏、內蒙古的交界地帶,面積約為4.22萬km2。該區(qū)白天與晚上的溫差一般在30℃以上。區(qū)內年降水量少于400 mm,屬于半干旱地區(qū)。近年來該區(qū)能源,石油,化工等產業(yè)發(fā)展迅速,既為當地帶來了經濟效益,同時也增加本來就比較脆弱的生態(tài)環(huán)境壓力。
  土壤熱量的傳輸影響土壤溫度的變化,進而對土壤內水分運移、土壤內微生物的活動、土壤內植物根系對營養(yǎng)和水分的吸收等有著重要影響。目前對

2、于土壤熱量的傳輸研究多數關注的是地表熱量的進、出變化。本文以毛烏素沙地地表—包氣帶—淺層地下水系統(tǒng)熱量傳輸為研究對象,以土壤水動力學理論為指導,采用原位實驗、室內實驗及數值模擬技術相結合方法,同時考慮陸地表面溫度和潛水溫度等要素,對包氣帶與大氣界面及飽和帶與包氣帶界面的熱量傳輸進行了研究。研究成果對于區(qū)域地下水與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展有著理論與實踐意義。
  本文在毛烏素沙地選擇原位實驗場進行了風積沙溫度、含水率和地下水位的實時監(jiān)測;

3、通過豎管法測定其飽和滲透系數;實驗室中對風積沙的熱導率、比熱容和熱擴散率以及相關水力學參數進行了測定。
  在此基礎上,分別計算了一年內不同月份表層和自由水面?zhèn)鲗崃?。其中,表層的傳導熱量與氣溫關系密切,當氣溫高時主要表現為向土壤傳熱,當氣溫低時表現為向外界傳熱;而自由水面的傳導熱量卻與表層相反,氣溫高時表現為向下傳熱,氣溫低時表現為由潛水向上傳熱。此外分析了土壤熱量傳輸的影響因素,發(fā)現除了熱傳導之外,其他熱量傳輸方式的影響不能忽

4、略。
  為了進一步研究土壤在熱傳導、熱彌散和熱對流綜合作用下的熱量傳輸,本文使用美國地質調查局開發(fā)的水熱耦合模擬軟件VS2DH選取2013年8月21日至11月10日監(jiān)測數據對土壤熱量傳輸進行了模擬。該時段內模擬區(qū)的土壤主要以熱傳導和熱彌散的方式釋放熱量,以熱對流的方式吸收熱量。在熱傳導、熱彌散和熱對流的綜合作用下模擬區(qū)的土壤整體表現為釋放熱量,但在水位上升時有暫時的熱量吸收。該模擬結果與8月21日至11月10日期間土壤實測溫度表

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