土体水分蒸发模型研究进展

土体水分蒸发是土体-大气物质和能量交换的主要过程之一,对土体的工程性质有重要影响。尤其是近些年来,受全球气候变化影响,极端干旱性气候频繁发生,与蒸发相关的岩土和地质工程问题越来越突出,逐渐成为国际研究的热点。建立土体水分蒸发模型是该课题研究的首要目标,对准确评估和预测气候作用下土体水分场信息有重要理论和现实意义。着重对国内外学者近几十年来围绕土体水分蒸发模型所取得的研究成果进行了归纳和总结,依据各种模型的理论基础进行了分类,总体上可分为表面能量平衡模型、水量平衡模型、质量传输模型、阻力模型、温度-风速模型及吸力模型等六大类别。在此基础上,分别阐述了各类模型的研究进展,并对其中一些代表性模型进行了详细介绍,对比分析了各个模型之间的联系与区别,并探讨了它们的优缺点和适应条件。总体而言,现有的模型存在重气象因素而轻土性因素的特点,对砂土和饱和土具有较好的适应性,而对黏性土和非饱和土的适应性较差。基于此,结合本学科的特色和研究背景,提出了今后该课题的研究重点,包括非饱和土的蒸发模型问题研究、黏性土水分蒸发模型研究、考虑土体裂隙参数的土体水分蒸发模型研究、构建通用型的土体水分蒸发模型等几个方面。     

土体水分蒸发研究进展

土体水分蒸发是土体-大气物质和能量交换的主要过程之一,对土体的工程性质有重要影响,是许多工程和环境问题的直接诱因,但长期被本学科所忽视。基于国内外近些年来其他学科领域围绕土体水分蒸发问题所取得的研究成果,分别从土体蒸发量确定方法、试验方法、蒸发过程、影响因素及理论模型等几个重要方面总结了该课题的研究现状及进展,取得如下主要认识：（1）准确确定土体的实际蒸发量是土体水分蒸发研究的核心课题,目前主要有理论计算法和直接测量法两种途径;（2）开展蒸发试验是掌握土体水分蒸发过程和研究土体水分蒸发机制的重要途径,目前主要有室内试验和原位试验两种。相比而言,基于环境箱的室内蒸发试验方法具有较好的应用前景;（3）土体水分的蒸发过程可划分为3个阶段：常速率、减速率和残余阶段;（4）影响土体水分蒸发的因素归纳起来可分为内部土性和外部环境因素两类,前者主要影响土体水分的传输能力,后者主要影响蒸发能量的供应强度;（5）当前关于土体水分蒸发量的计算和预测模型较多,但往往存在误差大、适应范围窄或参数难于获取等不足。基于上述认识,并结合本学科的研究背景,提出了今后该课题的研究重点和方向,包括减速率阶段的蒸发机制、土性参数与蒸发速率之间的量化关系、黏性土尤其是膨胀土中水分的蒸发和迁移机制、高精度原位土体水分蒸发试验设备的研发和构建通用型的土体水分蒸发理论模型等。     

大气影响下平顶山膨胀土地表蒸发研究

为探索膨胀土的蒸发特征,对平顶山市区膨胀土进行了不同初始含水量土体的室内和室外蒸发试验研究,测试了蒸发过程中土体含水量在不同深度的变化。对室内、外试验结果及其差异性进行了分析,发现室内和室外土样的蒸发强度差别较大,但是蒸发系数相差不大,蒸发系数与土体含水量、含水量梯度有较强的相关性。地表土体接近饱和时,蒸发系数在1上下波动。随着蒸发的持续,蒸发系数随地表含水量降低而下降,含水量梯度随地表含水量的降低而升高。当地表含水量达到残余含水量时,含水量梯度达到极大值,持续蒸发含水量梯度将继续减小。土体蒸发系数与蒸发历时进行拟合,呈较好的对数关系。     

植被护坡研究综述

近年来,随着我国工业、交通以及城镇化的快速发展,工程建设如雨后春笋。随之而来的是各种工程问题,其中最为突出的是边坡破坏问题,尤其是高速铁路、新扩建机场、新城区等长距离和大面积工程建设中,开挖或回填导致了大量人工边坡的出现,打破了原有边坡的平衡状态。因此,研究边坡防护方法和技术变得至关重要。边坡防护方法中,植被护坡技术因其成本低、效果好而被广泛应用,但当前植被护坡机理和实施技术的研究还比较分散。本文从植被护坡加固机理的水文效应、力学效应两个方面对当前植被护坡的相关研究成果进行了分类总结。得出：（1）水文效应体现在植被护坡的降雨截流作用;（2）力学效应体现在根-土相互作用增加了边坡岩土体的抗剪强度;（3）加固机理即为短根对边坡岩土体的加筋作用、长根的锚固作用以及防止坡面冲刷风化的作用。总体而言,学者们对植被护坡的加固机理和关键技术已经做了大量的试验和数值模拟研究。但植被护坡领域仍然存在着定量分析不充分的问题,同时学者们常将植被护坡的水文效应与力学效应分离,使得研究的情况与真实情况存在着较大的差异。此外,实际工程中对植被的选择和植被后期养护方法的研究也不充分。     

区域土壤侵蚀定量研究的国内外进展

由于水土保持宏观决策的需要、土壤侵蚀学科自身的进步和全球变化研究的促进,过去的10多年来,国内外研究者对区域尺度土壤侵蚀研究给予了高度重视。已经开展的主要研究包括:全球和区域（包括国家尺度）土壤侵蚀调查、区域土壤侵蚀过程和尺度效应、区域土壤侵蚀因子和区域土壤侵蚀模型等。将区域土壤侵蚀作为现代陆地地表过程的一部分,充分考虑全球变化的影响,集成土壤侵蚀研究成果与遥感和GIS技术,开发分布式区域土壤侵蚀模型,成为区域土壤侵蚀定量评价研究的基本趋势。在对国内外区域土壤侵蚀定量评价研究评述的基础上,提出我国近期在区域土壤侵蚀方面研究的重点问题为：区域土壤侵蚀过程及其尺度效应的量化描述、区域土壤侵蚀模型开发、区域土壤侵蚀动态模拟与趋势预测、区域土壤侵蚀与全球变化关系研究和区域土壤侵蚀数据处理与管理方法。     

RS技术在实时区域土壤侵蚀评价中的应用--以福建省花山溪流域为例

传统数据采集方法严重制约了土壤侵蚀评价实时、快速的要求。文章以福建花山溪流域为例,基于“通用土壤侵蚀方程式”(USLE)为土壤侵蚀定量评价模型,利用多时效、多光谱的遥感数据,在ERDAS8．5软件平台上,研究提取流域动态最易变化的植被、土地利用类型等信息的技术方法。研究结果证实,这种方法可以快速、准确地提取影响土壤侵蚀的基本参数．进而实现对区域流域土壤侵蚀的实时评价。     

蒸发条件下路基对气候变化的响应模型及影响因素分析

以受大气影响下的公路路基为研究对象,建立了蒸发条件下路基对气候变化的响应模型,该模型考虑了温度-水-应力的耦合作用,采用非饱和土实际蒸发量作为边界条件。采用该模型对大气蒸发条件下南宁某公路路基的蒸发过程进行了模拟分析,结果表明,用实际蒸发量作为边界条件的热-水-应力模型可以较好地模拟大气在蒸发条件下路基的响应过程。在蒸发过程中,水蒸气的扩散对路基的蒸发量和含水率的影响较大。通过用正弦波描述昼夜蒸发强度的变化,研究了天气的周期变化对蒸发过程的影响,可以看出,天气周期变化对表层影响很大,但影响的深度有限。天气周期变化影响下的表层含水率并不是单调减小,而是随着蒸发强度的变化有一个干湿过程。     

区域蒸散发遥感估算方法及验证综述

蒸散发是地表水热平衡的重要参量,也是农作物生长状况和产量的重要指标。与传统的蒸散发计算方法相比,遥感技术经济、适用、有效,在非均匀下垫面的区域蒸散发监测上具有明显的优越性。系统回顾了5种常用的区域蒸散发遥感估算方法,包括经验统计模型、与传统方法相结合的遥感模型、地表能量平衡模型、温度—植被指数特征空间模型以及陆面过程与数据同化等,分析了这些模型的最新研究进展及各自的优缺点,并对地表蒸散发的地面验证方法进行了概述。最后简要分析了区域蒸散发遥感估算存在的问题,并展望了其未来发展趋势。多源遥感数据协同反演与非遥感参数遥感化、蒸散发模型改进与多模型集成、陆面过程与遥感数据同化、遥感蒸散发估算及地面验证中的尺度问题与空间代表性问题研究等将会是未来区域蒸散发研究中的重点发展方向。     

塔里木盆地北东缘潜水蒸发研究

通过试验,分析了潜水蒸发的特征,潜水蒸发的影响因素有气候条件(如温度、湿度、风速等),潜水埋深和土壤质地、结构及作物植被情况等。运用灰色系统等理论建立了潜水蒸发与埋深关系的GM(1.1)模型和潜水蒸发与面积关系的衰减幂函数模型。     

北极冰间水道区域的物理过程和遥感观测研究进展

冰间水道是海冰区在风力和洋流作用下形成的线状断裂带。总结了冰间水道区域海洋—海冰—大气相互作用的物理机制和水道遥感的研究现状。冰间水道是极区海洋与大气间水热交换的重要窗口,是冬季产冰析盐和夏季融冰产生淡水的重要场所,也是极区动物赖以生存的栖息地和迁徙通道。利用水道与浮冰之间在反照率、表面温度、发射率和粗糙度等性质上的差异,可通过光学、红外和微波等多种遥感手段来识别和提取水道。随着北极海冰厚度的减小和季节性衰退的提前,波弗特海的水道宽度、面积和出现频率均呈现增加的态势。在北极海冰不断减少的态势下,未来需要结合现场和遥感观测重新评估水道表面能量收支及其对区域能量平衡的贡献,更准确地认识其在北极气候变暖放大效应中的作用。     

基于GIS遥感区域构造的空间信息集成研究

主要论述在综合信息矿产预测中基于GIS的遥感资料自动解译原理和实现方法，通过对遥感资料的数据处理并结合已建立的重磁构造格架，进行空间信息的自动关联识别，提取有地质意义的遥感线性、环形构造。探讨了实现遥感空间信息自动集成技术和其在遥感图像中的具体应用。     

陆面蒸发计算方法述评

在介绍现行各种陆面蒸发计算方法的基础上，指出了各种方法和优点，据点和适用条件，并就实际应用中的若干问题进行了讨论。     

四川广元地区1:5万区域地质调查的遥感技术应用

通过四川广元地区1：5万区域地质调查工作实践,论述了遥惑技术的应用和工作方法,重点讨论了遥感地质解译方法,遥感技术在区域构造恪榘的建立、岩石地层单元的划分对比、地质体的填绘等方面的应用。实践表明,在1：5万区域地质调查中应用遥感技术能使工作者在填图前获得有关地质构造的超前信息,提高工作者预测地质体的能力和圈定地质体界线的精度,达到提高工作效率和填图质量的目的。     

遥感技术在高寒山区1:25万区域地质调查中的应用研究

针对高寒山区1：25万区调野外工作条件差、时间短，植被覆盖度低、遥感影像质量好的特点，提出了遥感影像解释、遥感标志剖面解译新概念，以及不同工作区用不同大法的新思路。研究、实践认为，利用遥感技术开展高寒山区区域地质调查能减少野外工作量，缩短周期，节约经费，提高调查质量和精度。     

卫星遥感-区域稳定性与地质灾害监测

为地质灾害预测、预报提供可靠的信息是社会需要解决的现实问题。根据实际工作经历与掌握的资料,认为通过整合卫星遥感、地质、物化探、地震、地温、深部构造、区域变异、地壳升降等信息,利用计算机技术,可以达到对地质灾害的预测、预报。     

适用于全国范围的水面蒸发量计算模型的研究

分析了水面蒸发的主要影响因素,并以此提出了一个基于水面蒸发物量过程的水面蒸发量计算模型。根据文献「１」给出的全国１９个蒸发实验站的资料和巴彦高勒蒸发实验站的资料,确定了模型中的参数。从而给出一个认为可以适用于全国范围的水面蒸发计算模型。将这一模型与文献「１」给出的全国两大气候区的６个模型进行了比较,并以巴彦高勒蒸发实验站的资料进行了检验,结论是本文给出的模型精度为高。     

区域化探深层样异常与物探重力、航磁异常及遥感解译构造的关系

通过深层样化探异常与物探重力、航磁和遥感解译关系的研究，认为深层样元素异常是由隐伏构造指示元素Au、Hg，与重力异常有关的酸性岩元素Sn、Be、F、Y，与舷磁正异常有关的基性岩元素Fe、Co、Ni、V、Cr和与地层有关的元素Cd、C、Tl四部分组成。解释了深层样元素异常的原因，开拓出区域化探与区域物探、遥感解译相结合的新路。     

蒸发皿系数Kp计算方法研究

应用指标回归法和定性（风速和相对湿度）定量（吹程）资料，建立了蒸发皿系数Kp计算方程，并用黄河下游引黄灌区48个观测站实测资料进行了验证计算。计算结果表明，应用该方程，可大大改善Kp值的计算精度。     

冷却池附加蒸发的计算

应用基于大规模的试验研究建立的水面蒸发系数-散热系数全国通用公式B,推导了冷却池受纳热负荷的附加蒸发计算公式.建议的附加蒸发系数值略小于原规范采用值.     

新疆平原地区水面蒸发量预测模型研究

新疆降水稀少、蒸发强烈,水面蒸发是河川径流水量损失的主要组成部分。农业是新疆经济的主要支柱和优势产业,而新疆的农业是灌溉农业,渠系众多,水面蒸发量损失较大,合理地预测水面蒸发量是有效利用水资源和促进农业发展的基础。利用新疆近30年来的气象资料。分别分析了南疆和北疆的月平均气温、湿度、水汽压等与月水面蒸发量的关系,结果表明气温和月水面蒸发量相关性均较好。可建立用气温资料预测水面蒸发量的模型。通过随机选取的测站月气温资料对模型进行了验证,计算结果表明模型误差较小,模型有实用价值。