科技成果

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成果名称: 秦岭太白山区冻土水热性质研究

成果登记号: 9612021J0217

第一完成单位: 西北农林科技大学

联 系 人: 张华海

成果类型: 基础理论

应用行业: 科学研究和技术服务业

成果简介:

尽管连续定位测定融土水热性质的时域反射和热脉冲技术已较成熟,但其在冻土中的应用受到相变、潜热、温度和水分迁移的影响。

通过过去两年开展的工作,本项目研究了利用TDR 和热脉冲技术准确测定和模拟冻土的水热性质,并对利用分布式温度探针(distributed temperature sensor-DTS)开展水热性质研究做了深入探讨。

关于冻土水热性质的研究成果已经以第一作者身份发表 3 篇在 Cold Regions and Techonology、Acta Geotechnica、Advances in Agronomy 等高水平 SCI 杂志上。

另外,一篇中文及一篇英文文章正在审阅中。

我们的主要研究结果包括:(1)通过评估计算冻土中液态水含量的 5 个模型发现 de Loor 模型、Sihvola 离散模型和 Sihvola 共焦模型能用于准确模拟冻土中液态水与冻土介电常数之间的关系;(2) 开发一个具有较高适用性(适用于从粘土到砂土的不同质地、从风干土到饱和土的不同含水量的土壤)的热导率模型,并建立了新的计算饱和干燥土壤表观热导率的公式,也首次系统验证了运用几何平均模型(geometric mean model)计算饱和土壤表观热导率的可行性;(3)DTS 是目前仅有的可用于测定中尺度土壤水热动态的方法,其实际上是一系列“串联”的单针热脉冲探针。

本研究对 DTS 的原理和应用进行了介绍,重点阐述了其目前应用存在的问题并将其与热脉冲探针进行了对比分析,并提出该方法将来的重点发展方向。

本研究将促进冻土水热性质研究的发展,为气候变化条件下秦岭太白山生态环境变化研究、水土流失防治、自然灾害预警、旅游开发等提供重要的科学参考和理论依据。