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條帶覆蓋下土壤水熱動態的田間試驗與模型建立

【水利論文下載】摘要:本文描述了夏玉米生長期間麥秸條帶覆蓋(行間覆蓋)條件下土壤水熱動態的田間試驗.在此基礎上,采用交替方向有限差分法建立了模擬苗期條帶覆蓋下土壤二維水熱遷移的數值模型.其中覆蓋部分土壤表面的邊界條件由能量平衡方程確定.模型的輸入只需常規氣象資料、土壤水熱遷移參數及覆蓋參數.數值計算結果表明,該模型具有一定的實用價值.
關鍵詞:條帶覆蓋 水熱動態 模型 模擬


蒸發條件下土壤表層的水分運動受溫度和水勢梯度的控制,但傳統的描述非飽和土壤中水分運移規律的模型均假定土壤為等溫系統,如:Gardner(1959)[1]、Hanks等(1969)[2]、Staple(1971)[3]、任理(1991)[4]. Philip(1957)從理論上得出,除非在非常低的含水率條件下,否則由溫度引起的水分流動相對來說并不重要[5,6].然而,Jackson等(1974)的計算表明,在田間條件下,由溫度引起的水汽流動在中等土壤含水量時就能顯著地表現出來[5,7].裸土或作物苗期土壤水分的損失,大部分是穿過表層10cm左右的干土層發生的.日溫度大的變化發生在上層15cm的土壤中,它可以影響穿過干燥層的水汽流動(Papendick,1973)[8],因此,模擬和分析蒸發條件下的土壤水分動態應同時考慮水和熱的傳輸.
Philip與de Vries(1957,1958)提出了描述土壤水熱耦合遷移的理論[9,10],近二十年來,國內外學者對蒸發條件下土壤水熱遷移的耦合計算進行了廣泛的研究[11,12,13,14,15,16,17,18]. 在二維土壤水熱遷移問題的研究方面,Jury和Bellantuoni(1976)發展了一個反映表面鋪蓋矩形巖塊的均勻田間土壤在溫度梯度下熱流和水汽運動的二維數學模型,結果發現,只有考慮包括溫度與熱傳導關系時,計算值才與實測值有很好的一致性[19,20]. Chung和Horton(1987)對地面采用部分覆蓋下的土壤水熱流動進行了數值試驗,但沒有田間實測資料的檢驗[21].楊
 
 
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