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在我国西北干旱、半干旱地区,水资源短缺,不合理的灌溉不仅导致了大量的水资源于底部泄漏损失,大量植物生长所必须的氮、磷元素通过底部渗漏淋虑于地下水,严重威胁地下水环境。包气带浅层土壤含水量通常较低,由于日温差较大,受土壤温度梯度的影响,其表层土壤中的液态水与汽态水之间频繁发生转换,影响水分运移过程,因此同时考虑水、汽、热耦合运移的研究对发展节水灌溉农业和保护地下水生态环境具有重要意义。本研究在泾惠渠灌区内农田展开原位试验,利用原位试验所获得土壤水分和温度数据和室内实验所获得的土壤物理参数,以及泾阳气象站所获得的气象数据,利用Hydrus-1d模型软件建立大埋深(06m)包气带水-汽-热耦合运移数值模型,并在此基础上对灌溉条件下的水、汽运移规律进行了分析。主要研究结果如下:(1)土壤含水率在土壤顶部(100cm以上)变化最剧烈,随着深度的增加,剧烈程度逐渐减弱。土壤温度的年变化和日变化都呈现出两大特征:(1)各层土壤温度在年际上或者日变化上都呈现出周期性变化规律。土壤温度年际变幅随深度的增加而衰减,地表温度变化最为剧烈;对于日变化,020cm的土壤温度呈现出明显的日变化,20cm深度以下的土壤温度日变化不明显。(2)土壤温度的变化具有滞后现象,并且随着深度的增加,滞后时间越长。(2)分别建立了包气带水分运移模型和水-汽-热耦合运移数值模型,利用实测土壤含水率和温度数据对模型进行了校准和验证,通过R2(决定系数)、RMSE(均方根误差)和MAE(绝对误差)三个指标对模型的拟合效果进行了评价,结果表明,对于水-汽-热耦合运移数值模型,在校准期和验证期,土壤含水率的决定系数分别为0.9、0.818,0-6m各深度土壤含水率的均方根误差和绝对误差的变化范围分别为0.0050.033cm3·cm-3、0.0040.024cm3·cm-3,土壤温度的决定系数分别为0.95、0.813,各深度温度的均方根误差和绝对误差的变化范围分别为02.032cm3·cm-3、01.663 cm3·cm-3;对于单纯只考虑水分的运移模型,校准期和验证期的决定系数分别为0.903、0.83;均方根误差(RMSE)和平均误差(MAE)的变化范围分别0.00330.0319cm3·cm-3、0.00260.0184cm3·cm-3;认为这两个模型的拟合效果较好,模拟值和实测值随时间变化的趋势接近,基本上能够反映土壤物理性质和包气带水分运移特征。(3)通过灵敏度分析研究发现,水力学模型对模拟效果影响最大的水力学参数是θs和n,当θs减小20%时,250cm处的均方根误差值变化了797.90%;当n增加20%时,600cm处的均方根误差值变化了654.06%;θr、α、Ks的值分别变化±10%、±20%时,均方根误差没有发生较大的变化。对于确定导热系数的经验参数,当b1、b2、b3分别变化±10%、±20%时,均方根误差没有发生较大的变化,表明确定导热系数的经验参数值对于热力学参数并不敏感。初始土壤含水率的变化对于模拟土壤含水率有较大的影响,而对于热力学模型,温度影响最大的是初始土壤温度和空气温度,净辐射和相对湿度对模拟土壤温度的影响非常小,增加或减小10%、20%不能造成均方根误差的较大变化。(4)建立水-汽-热耦合运移和单纯的水分运移模型,通过对比两种水分运移过程发现,由于水分运移模型忽略了水汽运移以及温度对水分运移的影响,导致计算出的水分通量相对较小;在水-汽-热耦合运移研究时,通过对夏玉米模拟期灌溉前后基质势和土壤温度对液态水和汽态水运移的影响研究发现,研究区的土壤汽态水运移以温度梯度作用下的水汽运移为主,通过模拟计算,最大可达到-0.0042cm/d,基质势梯度作用下的水汽量相对很小,可忽略不计。对于水分收支平衡,两种模型计算出夏玉米和冬小麦模拟期内的蒸散发量接近,而两种模型计算出的底部渗漏量相差较大。