积雪及下伏冻土中的水、热、盐运移规律的研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 21次 | 上传用户:xiaojinzhu123
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空气污染的加剧,形成了大量的酸性雨,在冬季则以酸性雪的形式出现。酸性雪对土壤环境、水环境及生态环境的影响已经引起世界性的关注,而对于积雪融化过程中水、热、溶质运移规律的研究是评价和预测这些影响的理论基础。积雪覆盖直接影响土壤温度、冻结融化深度、冻结速度和水分向上的迁移过程、融化过程中的蒸发和入渗过程等。本文通过室内外试验,对沈阳地区积雪中各种常见阴阳离子在融雪过程中的运移规律和不同积雪厚度对潮棕壤土的冻结特征和冻融过程中的水热状况的影响进行了研究。结果表明:(1)积雪中各种离子浓度剖面的最大值和平均值均随融化时间的增加、雪层总厚度的减小而减小。而积雪融化前期的特点是各种离子主要积累于表层,后期在底层,中期剖面浓度随深度起伏,最大值出现在中层。阴离子的淋溶则有顺序是SO42->PO43->Cl->NO3-。阳离子的淋溶则有顺序是新雪中K+>NH4+,旧雪中NH4+>K+。2005年阴阳离子淋溶总排序是K+>NH+>SO42>Cl->NO3-。2006年阴阳离子淋溶总排序是NH+>K+>SO42>PO43->Cl->NO3-。(2)在日平均气温低于0℃期间,积雪越厚地表温度越高,而且随气温变化出现的波动幅度越小。气温越低地表温度越低,波动幅度越大,气温越高地表温度越高,波动幅度越小。与裸土处理相比可以明显地看到积雪的保温效果可以一直持续到积雪融尽。12月上中旬开始堆雪,不同对雪厚度对冻结速度、最大冻深和融化速度的影响均很明显。随着堆雪厚度的增大,冻结速度、融化速度明显降低,最大冻深明显减小。(3)决定土体冻胀的主导因素是土中的热流和水流状况。在积雪覆盖的情况下,积雪的保温作用影响了这些因素,从而对土壤冻胀量具有明显影响。同时,雪层自重会对地表造成一定压力,增加土壤水势和未冻水含量,从而影响水分迁移和热传导过程;同时压力的存在会对冻土上胀位移形成一定阻碍,压力或阻碍的大小随积雪厚度增加而增大。(4)当近地面气温在-5℃左右时,雪层厚度大于25 cm时,气象条件的变化对土壤热状况的影响及其微弱,积雪覆盖越厚,土壤温度受外界影响越小。在冻结过程中,积雪的存在,保持了地温,减缓了土壤冻结速度,增加了土壤水分向冷端的迁移量。裸地的表层未冻水迁移量明显小于有积雪覆盖的处理。在融化过程中积聚在冻土层中的冰体从表层和下层冻结面进行双向融化,由于受到下部未融化冻土层的阻隔,表层融化土中的水分大量蒸发,下面的融化层中的土壤水向深层入渗,因此,在刚刚融化后裸土处理的含水率剖面呈现中间大,上下小的状况;但是有积雪覆盖的处理在近地表处由于融雪水的补给而增大。由于各处理的土壤含盐状况和地下水位基本相同,冻结土壤的未冻水的含量主要受土壤温度、土壤质地、初始含水率和总含水率的影响,土壤温度越高、土壤质地越细、初始含水率或总含水率越高未冻水的含量越大。
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