多年冻土活动层浅层包气带水-汽-热耦合运移规律

作     者：张明礼 温智 董建华 王得楷 侯彦东 薛珂 杨晓宇 孙国栋 ZHANG Ming-li;WEN Zhi;DONG Jian-hua;WANG De-kai;HOU Yan-dong;XUE Ke;YANG Xiao-yu;SUN Guo-dong

作者机构：兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2018年第39卷第2期

页      面：561-570页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.41471061 No.41690144 No.51778275) 甘肃省科技计划资助--青年科技基金(No.17JR5RA115) 冻土工程国家重点实验室自主课题(No.SKLFSE-ZT-22) 中科院寒旱所STS项目(No.HHS-TSS-STS-1502) 中国博士后科学基金(No.2017M623268) 

主　　题：非饱和土 活动层 水分运移 热传递 水汽流动 蒸发 

摘      要：活动层水热状态直接影响多年冻土和寒区工程的稳定性。已有研究大多基于附面层理论研究冻土温度场变化,较少研究液态水和水汽运移过程及其对冻土温度场的影响。结合多年冻土活动层包气带水-热耦合迁移的物理过程和内在机制,以温度和含水率为基本变量,建立了考虑液态水和水汽相变、水分对流传热和水汽运移的土壤-地表-大气能量平衡及土壤内部水热变化的耦合模型,分析了真实野外气象条件下活动层液态水和水汽运移规律。计算结果表明:白天温度梯度水分向土壤内部运移,夜间温度梯度水分向土壤表层运移;暖季温度梯度水分以向土壤内部运移为主,冷季温度梯度水分以向地表运移为主;就全年而言,活动层各个深度处水汽运移作用大于15%,水势梯度水汽运移极小可以忽略不计,特别是浅层土壤在无降雨状态下,水分运移以温度梯度水汽运移为主;水势梯度液态水通量受降雨影响明显,在降雨事件期间和之后,液态水和水汽下渗占主导地位,降雨降低表层土壤温度、减小土壤热传导通量,有利于土壤热稳定性。