干旱地域地下水浅埋区土壤水分变化规律研究
发布时间：2023-02-04 09:45
石河子垦区为新疆典型的灌溉农业区和生态脆弱区，气候干旱和地下水埋深浅是该区的主要特点。垦区水资源总量偏少，水资源供需矛盾及与生态环境之间的矛盾随着社会发展逐渐加剧。因此，分析和探讨地下水浅埋条件下土壤水分变化规律，可对旱区农业可持续发展提供水资源保障，对合理开发利用水资源及生态环境保护具有重要意义。 本文以石河子垦区121团场为研究区，开展野外试验，对研究区地下水、土壤水动态进行实时监测，系统地分析地下水浅埋条件下土壤水动态变化特征及其影响因素，分析土壤水分剖面分布规律，建立土壤含水率随土壤深度变化的经验公式；建立水、汽、热、干空气耦合运移模型，定量模拟区内降水—土壤水—地下水的转化过程，揭示各界面及相互间水分与能量的转换过程及机理。研究结果可为农业墒情预报及灌溉管理提供理论参考，为地下水资源可持续开发利用提供科学依据。研究主要得到了以下结论： （1）分析2013年6月～2014年5月实测气温和各深度土壤温度，发现土壤温度与气温之间关系密切，浅层土壤温度随气温的波动而波动，变化趋势基本一致；随着土壤深度增加土壤温度波动减弱。土壤温度的变化滞后于气温的变化，而且滞后的时间随土...
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究的目的和意义
1.3 国内外研究进展
1.3.1 土壤水资源的定义
1.3.2 土壤水分运动的研究进展
1.3.3 地下水浅埋区土壤水分研究
1.3.4 石河子垦区与水有关研究现状
1.3.5 存在问题
1.4 论文研究的主要内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 土壤水热运移的基础理论
2.1 土壤水的形态与能态
2.1.1 土壤含水率
2.1.2 土壤水的形态
2.1.3 土壤水的能态
2.2 土壤水分运动的影响因素
2.2.1 土壤结构
2.2.2 土壤温度及孔隙中气体
2.2.3 降水及蒸发
2.2.4 地形地貌
2.2.5 地表植被情况
2.2.6 地下水
2.3 土壤水热运移的基本方程
2.3.1 土壤水分运动方程
2.3.2 土壤热传输的基本方程
2.3.3 土壤水热耦合运移方程
2.4 土壤水热参数
2.4.1 土壤水参数
2.4.2 土壤热参数
2.5 求解方法
第三章 研究区概况及试验方案设计
3.1 研究区概况
3.1.1 地理位置及气候
3.1.2 土壤质地
3.1.3 土壤的盐渍化
3.2 野外试验方案及设计
3.2.1 地下水位监测
3.2.2 土壤水监测
3.2.3 气象监测
3.3 土壤基本物理性质的测定
3.3.1 土壤基本物理性质
3.3.2 土壤水分运动参数
3.3.3 土壤热运动参数
3.4 小结
第四章 研究区水热动态特征分析
4.1 气温和土壤温度变化特征
4.2 土壤水分变化特征
4.2.1 非冻期土壤水分
4.2.2 冻融期土壤水分
4.2.3 降水条件下土壤水分的变化
4.3 地下水埋深变化及对土壤水的影响
4.3.1 地下水埋深变化
4.3.2 地下水埋深对土壤水的影响
4.4 小结
第五章 研究区水热规律的经验公式
5.1 土壤温度变化规律的经验公式
5.2 土壤水分变化规律的经验公式
5.3 地下水埋深变化规律的经验公式
5.4 小结
第六章 地下水浅埋条件下土壤水分运动的数值模拟
6.1 方法及原理
6.1.1 控制方程
6.1.2 参数方程
6.1.3 定解条件
6.1.4 时空离散
6.1.5 气象驱动数据
6.1.6 求解方法
6.2 精度验证
6.2.1 土壤温度的模拟验证
6.2.2 土壤含水率的模拟验证
6.3 结果分析
6.3.1 气压对入渗结果的影响
6.3.2 气压对蒸发影响
6.3.3 通量分析
6.3.4 水量平衡分析
6.4 本章小结
第七章 研究结论及展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]降雨入渗条件下厚包气带土壤水流通量的模拟与分析[J]. 李娜,任理,唐泽军. 农业工程学报. 2013(12)
[2]近48年新疆石河子垦区气候变化的研究[J]. 王秀琴,张山清,段维. 石河子大学学报(自然科学版). 2012(03)
[3]论水文生态学的建立及其历史使命[J]. 李佩成. 灌溉排水学报. 2012(01)
[4]新疆石河子地区气候变化特征分析[J]. 刘世薇,周华荣,梁雪琼,李玉霞,巴乌龙. 干旱地区农业研究. 2012(01)
[5]基于水分平衡原理的内蒙古典型草原土壤水动态模型研究[J]. 侯琼,王英舜,杨泽龙,师桂花. 干旱地区农业研究. 2011(05)
[6]温度对土壤水分运动基本参数的影响[J]. 高红贝,邵明安. 水科学进展. 2011(04)
[7]石河子垦区50年ET0变化对棉花单产和灌溉水量的影响[J]. 范文波,吴普特,耿宝江. 灌溉排水学报. 2011(03)
[8]基于遥感的石河子垦区植被生态需水量的研究[J]. 王玲,姚亚楠,奚秀梅,苏建安,任远景. 石河子大学学报(自然科学版). 2011(02)
[9]地表滴灌条件下水热耦合迁移数值模拟与验证[J]. 王建东,龚时宏,许迪,马晓鹏,于颖多. 农业工程学报. 2010(12)
[10]关于“内在水”补给土壤水的假设与初证[J]. 李佩成. 灌溉排水学报. 2010(04)
博士论文
[1]石河子垦区农业开发与绿洲生态演变研究[D]. 程钢.石河子大学 2013
[2]沙丘草甸区GSPAC系统水分运移机理与SWAP模拟研究[D]. 李东方.内蒙古农业大学 2012
[3]鄂尔多斯盆地风沙滩地区包气带水—地下水转化机理研究[D]. 赵贵章.长安大学 2011
[4]干旱区地下水文生态安全评价信息系统研究[D]. 张艳.长安大学 2011
[5]干旱区水资源特征及其合理开发模式研究[D]. 赵宝峰.长安大学 2010
[6]科尔沁沙地坨甸相间地区GSPAC系统水分运移野外试验模拟与分析[D]. 王冠丽.内蒙古农业大学 2008
[7]陕北黄土高原土壤水库动态特征的评价与模拟[D]. 王健.西北农林科技大学 2008
硕士论文
[1]干旱区常年膜下滴灌棉田土壤水盐运移及数值模拟研究[D]. 靳志锋.新疆农业大学 2013
[2]石河子垦区浅层地下水及土壤水动态研究[D]. 徐春燕.长安大学 2013
[3]干旱地区膜下滴灌条件下水盐运移规律及防治盐碱化的研究[D]. 靳姗姗.长安大学 2011
[4]温度对土壤水分运动及参数的影响研究[D]. 高红贝.西北农林科技大学 2011
[5]降雨条件下非饱和带水—气二相流模拟研究[D]. 李云良.长安大学 2010
[6]新疆棉花地下滴灌水盐运移规律的研究[D]. 王振华.石河子大学 2005
本文编号：3734728
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究的目的和意义
1.3 国内外研究进展
1.3.1 土壤水资源的定义
1.3.2 土壤水分运动的研究进展
1.3.3 地下水浅埋区土壤水分研究
1.3.4 石河子垦区与水有关研究现状
1.3.5 存在问题
1.4 论文研究的主要内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 土壤水热运移的基础理论
2.1 土壤水的形态与能态
2.1.1 土壤含水率
2.1.2 土壤水的形态
2.1.3 土壤水的能态
2.2 土壤水分运动的影响因素
2.2.1 土壤结构
2.2.2 土壤温度及孔隙中气体
2.2.3 降水及蒸发
2.2.4 地形地貌
2.2.5 地表植被情况
2.2.6 地下水
2.3 土壤水热运移的基本方程
2.3.1 土壤水分运动方程
2.3.2 土壤热传输的基本方程
2.3.3 土壤水热耦合运移方程
2.4 土壤水热参数
2.4.1 土壤水参数
2.4.2 土壤热参数
2.5 求解方法
第三章 研究区概况及试验方案设计
3.1 研究区概况
3.1.1 地理位置及气候
3.1.2 土壤质地
3.1.3 土壤的盐渍化
3.2 野外试验方案及设计
3.2.1 地下水位监测
3.2.2 土壤水监测
3.2.3 气象监测
3.3 土壤基本物理性质的测定
3.3.1 土壤基本物理性质
3.3.2 土壤水分运动参数
3.3.3 土壤热运动参数
3.4 小结
第四章 研究区水热动态特征分析
4.1 气温和土壤温度变化特征
4.2 土壤水分变化特征
4.2.1 非冻期土壤水分
4.2.2 冻融期土壤水分
4.2.3 降水条件下土壤水分的变化
4.3 地下水埋深变化及对土壤水的影响
4.3.1 地下水埋深变化
4.3.2 地下水埋深对土壤水的影响
4.4 小结
第五章 研究区水热规律的经验公式
5.1 土壤温度变化规律的经验公式
5.2 土壤水分变化规律的经验公式
5.3 地下水埋深变化规律的经验公式
5.4 小结
第六章 地下水浅埋条件下土壤水分运动的数值模拟
6.1 方法及原理
6.1.1 控制方程
6.1.2 参数方程
6.1.3 定解条件
6.1.4 时空离散
6.1.5 气象驱动数据
6.1.6 求解方法
6.2 精度验证
6.2.1 土壤温度的模拟验证
6.2.2 土壤含水率的模拟验证
6.3 结果分析
6.3.1 气压对入渗结果的影响
6.3.2 气压对蒸发影响
6.3.3 通量分析
6.3.4 水量平衡分析
6.4 本章小结
第七章 研究结论及展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]降雨入渗条件下厚包气带土壤水流通量的模拟与分析[J]. 李娜,任理,唐泽军. 农业工程学报. 2013(12)
[2]近48年新疆石河子垦区气候变化的研究[J]. 王秀琴,张山清,段维. 石河子大学学报(自然科学版). 2012(03)
[3]论水文生态学的建立及其历史使命[J]. 李佩成. 灌溉排水学报. 2012(01)
[4]新疆石河子地区气候变化特征分析[J]. 刘世薇,周华荣,梁雪琼,李玉霞,巴乌龙. 干旱地区农业研究. 2012(01)
[5]基于水分平衡原理的内蒙古典型草原土壤水动态模型研究[J]. 侯琼,王英舜,杨泽龙,师桂花. 干旱地区农业研究. 2011(05)
[6]温度对土壤水分运动基本参数的影响[J]. 高红贝,邵明安. 水科学进展. 2011(04)
[7]石河子垦区50年ET0变化对棉花单产和灌溉水量的影响[J]. 范文波,吴普特,耿宝江. 灌溉排水学报. 2011(03)
[8]基于遥感的石河子垦区植被生态需水量的研究[J]. 王玲,姚亚楠,奚秀梅,苏建安,任远景. 石河子大学学报(自然科学版). 2011(02)
[9]地表滴灌条件下水热耦合迁移数值模拟与验证[J]. 王建东,龚时宏,许迪,马晓鹏,于颖多. 农业工程学报. 2010(12)
[10]关于“内在水”补给土壤水的假设与初证[J]. 李佩成. 灌溉排水学报. 2010(04)
博士论文
[1]石河子垦区农业开发与绿洲生态演变研究[D]. 程钢.石河子大学 2013
[2]沙丘草甸区GSPAC系统水分运移机理与SWAP模拟研究[D]. 李东方.内蒙古农业大学 2012
[3]鄂尔多斯盆地风沙滩地区包气带水—地下水转化机理研究[D]. 赵贵章.长安大学 2011
[4]干旱区地下水文生态安全评价信息系统研究[D]. 张艳.长安大学 2011
[5]干旱区水资源特征及其合理开发模式研究[D]. 赵宝峰.长安大学 2010
[6]科尔沁沙地坨甸相间地区GSPAC系统水分运移野外试验模拟与分析[D]. 王冠丽.内蒙古农业大学 2008
[7]陕北黄土高原土壤水库动态特征的评价与模拟[D]. 王健.西北农林科技大学 2008
硕士论文
[1]干旱区常年膜下滴灌棉田土壤水盐运移及数值模拟研究[D]. 靳志锋.新疆农业大学 2013
[2]石河子垦区浅层地下水及土壤水动态研究[D]. 徐春燕.长安大学 2013
[3]干旱地区膜下滴灌条件下水盐运移规律及防治盐碱化的研究[D]. 靳姗姗.长安大学 2011
[4]温度对土壤水分运动及参数的影响研究[D]. 高红贝.西北农林科技大学 2011
[5]降雨条件下非饱和带水—气二相流模拟研究[D]. 李云良.长安大学 2010
[6]新疆棉花地下滴灌水盐运移规律的研究[D]. 王振华.石河子大学 2005
本文编号：3734728
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