耦合干空气机制的黄土水热运移过程模拟——以山地苹果园为例

来源：土壤学报杂志2021年第2期北京时间：

作者：杨博，赵西宁，高晓东，潘岱立，霍高鹏，叶苗泰

单位：杨博，西北农林科技大学水利与建筑工程学院, 陕西杨陵 712100；,赵西宁，西北农林科技大学水土保持研究所, 陕西杨陵 712100；zxn@nwafu.edu.cn,高晓东，西北农林科技大学水土保持研究所, 陕西杨陵 712100；,潘岱立，西北农林科技大学水土保持研究所, 陕西杨陵 712100；,霍高鹏，西北农林科技大学水利与建筑工程学院, 陕西杨陵 712100；,叶苗泰，西北农林科技大学水土保持研究所, 陕西杨陵 712100；,

摘要：黄土疏松多孔，气相占比较高，但是土壤干空气过程如何影响黄土水热运移尚不清楚。采用考虑土壤水-汽-热-气耦合的STEMMUS（Simultaneous Transfer of Energy，Mass and Momentum in Unsaturated Soil）模型，以黄土丘陵区苹果园为例，探讨土壤干空气对黄土土壤水热运移的影响。结果表明：（1）该模型可以较好地模拟果园土壤水热动态过程。通过优化土壤水力参数，STEMMUS模型在率定期与验证期模拟土壤水分的归一化均方根误差介于4.7%～30.0%，一致性指数介于0.83～0.96，模拟土壤温度的归一化均方根误差介于0.1%～9.9%，一致性指数介于0.76～0.99。（2）STEMMUS模型中考虑干空气机制的二相耦合模型模拟值较未考虑干空气机制的单相模型与实测值更为接近。降雨1d过后，耦合模型剖面土壤含水率增量明显小于单相模型，耦合模型的归一化均方根误差为0.07%，一致性指数介于0.93～0.97，单相模型的归一化均方根误差介于0.06%～0.2%，一致性指数介于0.95～0.96，鉴于该地区有压入渗等现象，耦合模型能更好反映实际土壤水分的运移过程。

关键词：黄土;土壤水分;土壤温度;土壤干空气;STEMMUS

基金资助：国家重点研发计划课题（2016YFC0400204）和国家自然科学基金项目（41771316）资助