风速对毛乌素沙地潜水蒸发的影响研究

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1、分类号:P64110710-2015129066硕士学位论文风速对毛乌素沙地潜水蒸发的影响研究石玉红导师姓名职称杨泽元副教授申请学位级别硕士学科专业名称地下水科学与工程论文提交日期2018年5月9日论文答辩日期2018年5月30日学位授予单位长安大学StudyontheInfluenceofWindSpeedonthePhreaticWaterEvaporationinMuUsSandyLandADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ShiYuhon

2、gSupervisor：Prof.YangZeyuaChang’anUniversity,Xi’an,China论文得到国家自然科学基金项目（41272247、41672250）和中央高校基本科研业务费资助项目（300102298204）的资助。摘要干旱半干旱的沙漠地区，在强烈的太阳照射下，沙表面易于形成干砂层，干砂层能够抑制包气带水和潜水的蒸发。地下水浅埋区，风能够促进潜水的蒸发，因此，研究不同水位埋深下风对地下水蒸发的影响，对揭示干旱半干旱地区地下水蒸发机理和开展地下水资源评价具有重要的理论和实际意义。本文以

3、毛乌素沙地风积细砂为研究对象，基于土壤水动力学、土壤水分热力学、水文地质学等基本理论，采用室内试验、野外原位试验与数值模拟结合的方法，研究不同水位埋深下风和干砂层对地下水蒸发的影响。得到以下成果：1.潜水蒸发公式改进。室内物理试验数据分析表明：有风有干砂层时，改进的叶水庭潜水蒸发经验公式为E=2.9632u×E0×e^(-5.0017×d×H），改进的沈立昌潜水蒸发经验公式为E=5.161u×E0^0.7797×(1+d×H)^(-8.1369)，改进的沈立昌潜水蒸发经验公式较改进的叶水庭公式更好。2.风对潜水蒸

4、发的影响深度。水位埋深为0、50、70、100cm时，风对包气带状态变量（相对湿度、温度、水汽压、含水率、基质势）最大的影响深度分别在沙表面以下5、5、10、12.5cm；风对潜水蒸发影响的最大水位埋深在70~100cm之间。3.模型构建。基于室内物理试验数据，建立了风对潜水蒸发影响的包气带水汽热耦合运移数值模型，经过识别、验证，分别获取了有、无干砂层时的土壤水、热力学参数。4.气象因素对潜水蒸发的影响预测。基于野外原位试验数据，利用Hydrus-1D软件和经过识别验证的包气带水、热力学参数进预测。预测结果表明，

5、气象因素对潜水蒸发强度影响的顺序：空气温度＞风速＞空气相对湿度＞净辐射。上述研究成果可为干旱半干旱地区地下水资源评价、地下水蒸发机理研究等提供科学依据。关键词：风速，地下水蒸发，干砂层，数值模拟，地下水位埋深，毛乌素沙地iAbstractDrySandLayer(DSL)isoftenformedonthesurfaceunderstrongsolarradiationinaridandsemi-ariddesertregionsinChina,whichcaninhibittheevaporationofthe

6、waterinvadosezoneandphreaticwater.Windcanpromotetheevaporationofphreaticwaterinshallowgroundwaterareas,itisofgreattheoreticalandpracticalsignificancetostudytheinfluenceofwindonphreaticwaterevaporationunderdifferentgroundwatertablesforrevealgroundwaterevaporat

7、ionmechanismandgroundwaterresourceevaluationinaridandsemi-aridregions.Inthispaper,takeaeoliansandintheMuUssandylandasaresearchobject,basedonSoilHydrodynamics,SoilMoistureThermodynamics,Hydrogeologyandothertheories,combinedtheindoorexperiment,fieldmonitoringan

8、dnumericalsimulationtostudytheinfluenceofdifferentwindonphreaticwaterevaporationunderdifferentgroundwatertables.Someachievementswereobtainedasfollows:Firstly,modifiedphreaticwaterevaporat