[发明专利]盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法

权利要求书

1.一种盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：收集气象数据和土壤数据；

S2：建立考虑盐分影响的冻融土壤蒸发模型，其蒸发模型方程如下：

式中：E表示土壤蒸发速率，单位为mm·s^-1；ρ_w表示水的密度，单位为kg·m^-3；ρ_vs、ρ_va分别为土壤表面和环境空气水汽密度，单位为kg·m^-3；r_v为空气动力学阻抗，单位为s/m；r_s为土壤表面阻抗，单位为s/m；r_sc土壤盐分阻抗，单位为s/m；

S3:依据能量平衡方程，结合步骤S2，构建冻融土壤水热盐运移模型方程上边界；

S4：依据能量平衡原理和质量守恒原理，构建冻融土壤水热盐运移模型；

S5：结合步骤S2、S3和S4构建出完整的适用于盐渍化季节性区的土壤蒸发模型，求解该蒸发模型，从而得到冻融土壤的水盐变化过程及土壤蒸发情况。

2.如权利要求1所述的盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法，其特征在于，步骤S1中，所述气象数据包括气温、风速、相对湿度、降雨以及太阳净辐射。

3.如权利要求1所述的盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法，其特征在于，步骤S1中，所述土壤数据包括土壤剖面含水率、土壤剖面盐分含量、土壤剖面温度、土壤容重、土壤水分特征曲线以及土壤盐分控制参数。

4.如权利要求1所述的盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法，其特征在于，利用步骤S2中的蒸发模型对某时刻的土壤蒸发进行计算时：

首先依据初始的土壤表层温度信息，计算土壤液态含水率，若温度为正，则液态含水率即为输入的总含水率；若温度为负，土壤液态含水率受温度和盐分的影响，根据土壤数据利用下式计算液态含水率θ_l：

式中：α，m和n是影响土壤水分特征曲线的经验系数，其中m＝1～1/n；θ_s、θ_r和θ_l分别表示土壤饱和含水率、土壤残余含水率以及土壤液态含水率，单位为m³·m^-3；L_f为水的冻结潜热，单位为J/kg；R为气体常数；g为重力加速度，单位为9.8m/s²；T_s为土壤负温，单位为℃；c为溶质浓度，单位为mol/kg；可通过下式计算：

式中：ρ_b表示土壤容，单位为kg/m³；M_m表示盐分的摩尔质量，单位为g/mol；

在液态含水率θ_l确定后，依据当前的土壤数据以及当前时刻的气象数据，依次对ρ_vs，ρ_va、r_v、r_s和r_sc进行计算，再代入到蒸发模型中计算当前时刻的土壤蒸发值。

5.如权利要求1所述的盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法，其特征在于，其中，步骤S3中能量平衡方程如下：

R_n＝H+L_vE+G；

式中：R_n表示地表净辐射，单位为W·m^-3；H表示显热通量，单位为W·m^-3；L_v表示蒸发潜热，单位为J·kg^-1；E表示土壤蒸发速率，mm·s^-1；G表示热通量，单位为W·m^-3；通过能量平衡方程计算得到，即：G＝R_n-H-L_vE。