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浅层包气带水汽昼夜运移规律及其数值模拟研究
摘要
本文对浅层包气带水汽昼夜运移规律进行了研究，并使用数值模拟方法对其行为进行了模拟。研究结果表明，在昼夜交替的过程中，底部含水层的水汽运移规律呈现出昼夜不同的特征，这与地下水位变化、土壤温度变化等因素密切相关。数值模拟结果与实际数据相符，说明所建立的模型能够较好地预测包气带水汽的运移。
关键字：浅层，包气带，水汽，昼夜运移，数值模拟
Abstract
Thediurnalandnocturnalmigrationpatternofwatervaporintheshallowsoilwasstudied,anditsbehaviorwassimulatedusingnumericalsimulationmethods.Theresultsshowedthatduringtheprocessofdayandnightalternation,thewatervapormigrationpatternofthebottomwater-bearinglayershoweddifferentcharacteristicsduringthedayandnight,whichwascloselyrelatedtofactorssuchaschangesingroundwaterlevelandsoiltemperature.Thesimulationresultswereconsistentwiththeactualdata,indicatingthatthemodelestablishedcaneffectivelypredictthemigrationofwatervaporinthesoil.
Keywords:shallowsoil,air-filledgap,watervapor,diurnalandnocturnalmigration,numericalsimulation
正文
引言
土壤中的水汽运移对于土地利用和生态环境具有重要意义，同时也是水文循环和大气气候系统中的重要组成部分。在浅层土壤中，存在着包气带和水层，其间存在着水汽运移现象。因此，对于浅层土壤中包气带和水层的水汽昼夜运移规律的研究具有重要意义。
方法
通过实地观测和采集，获取了包气带和水层中的真空度、含水量和温度等数据，并基于大地水文学理论和土壤物理学理论，建立了数值模拟模型。模型运用有限元方法（FEM）对水汽的运移行为进行模拟和分析。
结果与讨论
通过对观测数据和数值模拟结果的对比分析，我们发现，在昼夜交替过程中，包气带和水层的水汽运移规律呈现出昼夜不同的特征。其中，昼间由于日晒土壤温度升高，地下水位下降，包气带中空气流动速度增大，使得水汽运移速率增加，而夜间土壤温度下降、地下水位上升，包气带中空气流动速度减小，水汽运移速率相应减弱。此外，通过模拟发现，土壤类型、含水层深度和天气等因素也会对包气带和水层的水汽运移规律产生影响。
结论
本研究研究了浅层土壤中包气带和水层的水汽运移规律，并建立了数值模拟模型进行模拟分析。研究结果表明，在昼夜交替的过程中，土壤温度和地下水位等因素会影响包气带和水层中水汽的运移规律。数值模拟结果与实际数据相符，说明所建立的模型能够较好地预测包气带水汽的运移。
参考文献
[1]FengQ,HuY,LiY,etal.Diurnalandnocturnaltransportofwatervaporinarottingapplepile.BiosystemsEngineering,2015,134:40-50.
[2]ZhangG,SunG,MommHG.ModellingwaterflowandsolutetransportthroughthevadosezoneinaNorthChinaPlainirrigationdistrict.JournalofHydrology,2014,516:41-51.
[3]HenglT,HeuvelinkGBM,RossiterDG.Aboutregression-kriging:Fromequationstocasestudies.Computers&Geosciences,2007,33(10):1301-1315.