[发明专利]盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法

说明书

本发明涉及一种盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法，包括：收集驱动模型的气象数据信息和土壤数据信息；构建考虑盐分影响的冻融土壤蒸发模型；依据能量平衡方程，建立冻融土壤水热盐运移模型方程上边界，并将冻融土壤水热盐运移模型与建立的土壤蒸发模型耦合；输入气象数据、土壤信息等，对耦合模型进行联立求解，得到盐分影响下的冻融土壤蒸发过程。本发明充分考虑了盐分在冻融土壤中的作用，能有效计算冻融土壤蒸发，省时省力，可促进水资源管理与利用水平。

技术领域

本发明涉及土壤蒸发模拟的技术领域，具体涉及一种受盐渍化影响的季节性冻融土壤蒸发的模拟方法。

背景技术

季节性冻融土壤在世界上广泛分布，占全球陆地总面积的56％，是一种重要的土地利用资源。我国作为世界第三大冻土国，季节性冻融土壤的开发利用是十分必要的。例如，我国的新疆、内蒙古以及东北等季节性东区，便是我国重要的粮食产区。然而，在季节性冻土区，受土壤冻结与融化交替作用的影响，地下水携带大量的盐分向土壤表层迁移，在强烈的蒸发条件下，盐分在土壤表层累积，使季节性冻融土壤盐渍化。盐渍化的土壤不仅会导致土壤物理化学性质恶化，还会引起作物的生理干旱，导致作物产区，严重威胁我国农业粮食安全与可持续发展。

冻融土壤蒸发作为季节性冻土区地表热量和水量平衡的重要组成部分，是影响季节性冻土区盐渍化发展的重要诱因，其准确计算对于防治土壤盐渍化、促进农业可持续发展至关重要。目前，冻融土壤蒸发模拟计算主要依靠经验公式以及Penman-Monteith公式等方法。经验公式法是指以日照、相对湿度、水汽压、温度、辐射以及风速等气象数据中的一个或多个作为自变量，土壤蒸发作为因变量的函数关系，其计算公式简单，但是存在严重的地域限制等问题。

Penman-Monteith公式较经验公式法，其理论性更强，考虑的因素更为全面，但是其计算得到的蒸发量为土壤的潜在蒸发，需考虑多种折算系数。并且，在盐渍化季节性冻土区，盐分能显著影响并改变冻融土壤的蒸发规律，而这些蒸发模拟方法均未考虑盐分的影响。因此，有必要对盐渍化季节性冻融土壤蒸发模拟方法进行研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种受盐渍化影响的季节性冻融土壤蒸发的模拟方法，通过该模拟方法计算盐渍化季节性冻融土壤蒸发，省时省力，且对土壤蒸发的计算更加精准。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种盐渍化季节性冻融土壤蒸发的模拟方法，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(mm·s^-1)，ρ_w表示水的密度(kg·m^-3)，ρ_vs，ρ_va分别为土壤表面和环境空气水汽密度(kg·m^-3)，r_v为空气动力学阻抗(s/m)，r_s为土壤表面阻抗(s/m)，r_sc土壤盐分阻抗(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构建出完整的可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。

进一步地，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。

进一步地，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。