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土壤垂向分层和均匀处理下水分差异的数值探讨
被引量：
4
1
作者
熊丁晖
刘苏峡
莫兴国
《中国生态农业学报》
CSCD
北大核心
2018年第4期593-603,共11页
在现有众多的陆面过程模型中,对土壤水分的定量描述一般是假设垂向分布均匀,取表层土壤质地来表示整个垂向土壤质地。垂向分层和均匀处理下的土壤水分是存在差异的,这种差异有多大目前少有研究。设置3组不同饱和导水率组合的层状土壤代...
在现有众多的陆面过程模型中,对土壤水分的定量描述一般是假设垂向分布均匀,取表层土壤质地来表示整个垂向土壤质地。垂向分层和均匀处理下的土壤水分是存在差异的,这种差异有多大目前少有研究。设置3组不同饱和导水率组合的层状土壤代表不同区域的非均匀土壤,取3组层状土壤的上层土壤代表整个均匀土壤,通过建立一维土壤水分运动模型分析这种差异,同时分析饱和导水率、饱和含水量、残余含水率、孔隙大小分布参数和形状参数对层状土壤和均匀土壤的渗透量和储水量差异的敏感性,探讨垂向层状和均匀处理下土壤水分运动的差异。研究结果表明:1)建立的一维土壤水分运动模型模拟的土壤水分剖面与Yeh解析解和室内五水转化试验的土壤水分剖面一致,表明模型无论是考虑还是不考虑根系吸水都具有可靠性。2)采用垂向均匀方式处理,上下层饱和导水率相差越大的层状土壤,各水文变量的差异越大。当层状土壤上下层饱和导水率相差1.5倍时,层状土壤和均匀土壤的水分分布差别小于0.05 cm^3×cm^(-3);而当层状土壤上下层饱和导水率相差达3.3倍时,层状土壤和均匀土壤的水分分布差别达0.15 cm^3×cm^(-3),渗漏量相差20 cm以上,储水量相差5 cm左右。3)相对于层状土壤下层,均匀土壤下层的持水能力更差,水流速度更快,导致下层水分分布减小,渗漏量增加,储水量减小。4)形状参数n对渗透量的敏感性最强,土壤孔隙大小分布参数对储水量的敏感性最强,形状参数n其次。在实际应用中,如果一个区域的土壤上下层饱和导水率相差较大,那么垂向均匀处理可能会导致很大的误差,和实际土壤的水分分布相差很大,这会严重影响土壤水分的准确估计,在实际处理中需要认真考虑。
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关键词
土壤
非
均匀
性
垂向
均匀
土壤
土壤
水分运动模型
渗漏量
储水量
敏感
性
分析
Yeh解析解
室内水转化动力过程试验
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职称材料
含水层中重金属溶质运移动力学模型研究进展
被引量：
2
2
作者
陶安
刘曙光
+1 位作者
娄厦
代朝猛
《水资源保护》
CAS
CSCD
2015年第4期8-14 41,共8页
在总结国内外重金属污染研究的基础上,综述含水层中重金属溶质运移动力学模型的发展,归纳总结模型的计算方法。讨论了模型参数的确定方法,以及温度,p H值,孔隙水流速,有机质与胶体,土壤非均匀性对参数确定的影响。最后,指出含水层中重...
在总结国内外重金属污染研究的基础上,综述含水层中重金属溶质运移动力学模型的发展,归纳总结模型的计算方法。讨论了模型参数的确定方法,以及温度,p H值,孔隙水流速,有机质与胶体,土壤非均匀性对参数确定的影响。最后,指出含水层中重金属溶质运移过程中目前研究存在的主要问题,并对将来在该领域需重点研究的内容进行展望。
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关键词
地下水
含水层
重金属运移
数值模拟
动力学模型
土壤
非
均匀
性
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职称材料
陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟
被引量：
5
3
作者
李倩
孙菽芬
《大气科学》
CSCD
北大核心
2015年第4期827-838,共12页
土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率,又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析,指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤...
土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率,又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析,指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤水分流动的合理性。基于描述土壤内部水热传输的统一土壤模型,并利用推广的表征土壤水分特征的Clapp-Hornberger关系式,研究了非冻结和冻结的土壤湿度对于垂直非均匀土壤的敏感性。结果表明,由土壤质地决定的土壤水势和导水率对土壤湿度的模拟有重要的影响。具体地,在决定土壤性质的Clapp-Hornberger关系式中,与土壤质地有关的饱和水势、饱和导水率以及土壤孔隙大小分布指数B,对土壤湿度的模拟起到了关键作用。参数B的重要性尤为突出,它的增加会引起导水率的大大下降,从而对水分在土壤中的垂直分布产生重要影响。饱和水势的绝对值和参数B的增加会使得土壤水势绝对值增加明显,使土壤的结冰(融化)过程延迟,土壤温度因为没有结冰(融化)释放(吸收)的潜热加热(冷却)而持续下降(上升),因此在冻融时期土壤温度会比观测值振幅偏大。上述结果揭示了考虑土壤垂直非均匀性并采用有效的土壤特性参数对于陆面过程模型的重要性。
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关键词
陆气相互作用
土壤
湿度
土壤
垂直
非
均匀
性
土壤
冻融
Clapp-Hornberger
关系式
土壤
孔隙大小分布参数
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职称材料
题名
土壤垂向分层和均匀处理下水分差异的数值探讨
被引量：
4
1
作者
熊丁晖
刘苏峡
莫兴国
机构
中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室
中国科学院大学
出处
《中国生态农业学报》
CSCD
北大核心
2018年第4期593-603,共11页
基金
国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2012CB957802)
国家重点研发计划项目(2016YFC0401402)
国家自然科学基金项目(41471026)资助~~
文摘
在现有众多的陆面过程模型中,对土壤水分的定量描述一般是假设垂向分布均匀,取表层土壤质地来表示整个垂向土壤质地。垂向分层和均匀处理下的土壤水分是存在差异的,这种差异有多大目前少有研究。设置3组不同饱和导水率组合的层状土壤代表不同区域的非均匀土壤,取3组层状土壤的上层土壤代表整个均匀土壤,通过建立一维土壤水分运动模型分析这种差异,同时分析饱和导水率、饱和含水量、残余含水率、孔隙大小分布参数和形状参数对层状土壤和均匀土壤的渗透量和储水量差异的敏感性,探讨垂向层状和均匀处理下土壤水分运动的差异。研究结果表明:1)建立的一维土壤水分运动模型模拟的土壤水分剖面与Yeh解析解和室内五水转化试验的土壤水分剖面一致,表明模型无论是考虑还是不考虑根系吸水都具有可靠性。2)采用垂向均匀方式处理,上下层饱和导水率相差越大的层状土壤,各水文变量的差异越大。当层状土壤上下层饱和导水率相差1.5倍时,层状土壤和均匀土壤的水分分布差别小于0.05 cm^3×cm^(-3);而当层状土壤上下层饱和导水率相差达3.3倍时,层状土壤和均匀土壤的水分分布差别达0.15 cm^3×cm^(-3),渗漏量相差20 cm以上,储水量相差5 cm左右。3)相对于层状土壤下层,均匀土壤下层的持水能力更差,水流速度更快,导致下层水分分布减小,渗漏量增加,储水量减小。4)形状参数n对渗透量的敏感性最强,土壤孔隙大小分布参数对储水量的敏感性最强,形状参数n其次。在实际应用中,如果一个区域的土壤上下层饱和导水率相差较大,那么垂向均匀处理可能会导致很大的误差,和实际土壤的水分分布相差很大,这会严重影响土壤水分的准确估计,在实际处理中需要认真考虑。
关键词
土壤
非
均匀
性
垂向
均匀
土壤
土壤
水分运动模型
渗漏量
储水量
敏感
性
分析
Yeh解析解
室内水转化动力过程试验
Keywords
Soil heterogeneity
Vertical homogeneityous soil
Soil water movement model
Leakage
Soil water storage
Sensitivity analysis
Yeh analytical solution
Water Transformation Dynamical Processes Experimental Device
分类号
S152.7 [农业科学—土壤学]
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职称材料
题名
含水层中重金属溶质运移动力学模型研究进展
被引量：
2
2
作者
陶安
刘曙光
娄厦
代朝猛
机构
同济大学土木工程学院
出处
《水资源保护》
CAS
CSCD
2015年第4期8-14 41,共8页
基金
国家自然科学基金(41372240)
文摘
在总结国内外重金属污染研究的基础上,综述含水层中重金属溶质运移动力学模型的发展,归纳总结模型的计算方法。讨论了模型参数的确定方法,以及温度,p H值,孔隙水流速,有机质与胶体,土壤非均匀性对参数确定的影响。最后,指出含水层中重金属溶质运移过程中目前研究存在的主要问题,并对将来在该领域需重点研究的内容进行展望。
关键词
地下水
含水层
重金属运移
数值模拟
动力学模型
土壤
非
均匀
性
Keywords
groundwater
aquifer
heavy metal transport
numerical simulation
dynamics model
soil heterogeneity
分类号
X523 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟
被引量：
5
3
作者
李倩
孙菽芬
机构
中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心
中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室
出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2015年第4期827-838,共12页
基金
国家重点基础研究发展计划(973计划)2014CB953903
国家自然科学基金项目41030106
41275003
文摘
土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率,又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析,指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤水分流动的合理性。基于描述土壤内部水热传输的统一土壤模型,并利用推广的表征土壤水分特征的Clapp-Hornberger关系式,研究了非冻结和冻结的土壤湿度对于垂直非均匀土壤的敏感性。结果表明,由土壤质地决定的土壤水势和导水率对土壤湿度的模拟有重要的影响。具体地,在决定土壤性质的Clapp-Hornberger关系式中,与土壤质地有关的饱和水势、饱和导水率以及土壤孔隙大小分布指数B,对土壤湿度的模拟起到了关键作用。参数B的重要性尤为突出,它的增加会引起导水率的大大下降,从而对水分在土壤中的垂直分布产生重要影响。饱和水势的绝对值和参数B的增加会使得土壤水势绝对值增加明显,使土壤的结冰(融化)过程延迟,土壤温度因为没有结冰(融化)释放(吸收)的潜热加热(冷却)而持续下降(上升),因此在冻融时期土壤温度会比观测值振幅偏大。上述结果揭示了考虑土壤垂直非均匀性并采用有效的土壤特性参数对于陆面过程模型的重要性。
关键词
陆气相互作用
土壤
湿度
土壤
垂直
非
均匀
性
土壤
冻融
Clapp-Hornberger
关系式
土壤
孔隙大小分布参数
Keywords
Land-atmosphere interaction
Soil moisture
Soil vertical heterogeneity
Soil freezing and melting
Clapp-Hornberger relationship
Soil porosity distribution parameter
分类号
P404 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
土壤垂向分层和均匀处理下水分差异的数值探讨
熊丁晖
刘苏峡
莫兴国
《中国生态农业学报》
CSCD
北大核心
2018
4
下载PDF
职称材料
2
含水层中重金属溶质运移动力学模型研究进展
陶安
刘曙光
娄厦
代朝猛
《水资源保护》
CAS
CSCD
2015
2
下载PDF
职称材料
3
陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟
李倩
孙菽芬
《大气科学》
CSCD
北大核心
2015
5
下载PDF
职称材料
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