坡面薄层水流对土壤温度影响的数值分析.pdf

第2 6 卷第4 期 6 4 2 0 1 0 年4 月 农业工程学报 T r a n s a ct io n so ft h eC S A E V r 0 1 2 6N o 4 A p r 2 0 1 0 坡面薄层水流对土壤温度影响的数值分析 张超L 2 ，冯杰2 ，一，刘方贵4 ( 1 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京2 1 0 0 9 8 ：2 河海大学水文水资源学院，南京2 1 0 0 9 8 ； 3 中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京1 0 0 0 4 4 ；4 广西大学土木建筑工程学院，南宁5 3 0 0 0 4 ) 摘要：为深入研究坡面薄层水流对土壤内热量运移的影响机理，该文基于坡面薄层水流运动理论及热力学方程，定量 研究坡面薄层水流影响下的土壤温度场分布，分析降雨强度、表面换热系数对土壤温度分布的影响机理，以及不同深度 土壤温度的变化规律。分析结果表明，降雨过程中坡面水流对土壤温度变化影响明显，且随时间推移而发生变化；坡面 薄层水流与土壤表面之间温度梯度直接影响到坡面薄层水流换热系数的大小，从而改变土壤温度的变化规律；深部土壤 温度变化具有滞后效应，降雨前期土壤温度变化主要集中在土壤表面，随降雨时间的推移，进而影响到深层土壤的温度 分布。该研究为土壤中水热交换机制和运动模型的进一步的研究提供参考，对水文学、土壤侵蚀和水土保持、土壤学、 农业灌溉等相关问题的研究有着一定参考价值。 关键词：水流，温度，温度分布，换热系数，雨量 d o i：1 0 3 9 6 9 8 is s n 1 0 0 2 6 8 1 9 2 0 1 0 0 4 0 1 0 中图分类号：S 1 5 2 8文献标识码：A文章编号：1 0 0 2 6 8 1 9 ( 2 0 1 0 ) - 0 4 - 0 0 6 4 - 0 6 张超，冯杰，刘方贵坡面薄层水流对土壤温度影响的数值分析 J 农业工程学报，2 0 1 0 ，2 6 ( 4 ) ：6 4 6 9 Z h a n gC h a o ，F e n gJ ic，L inF a n g g u iN u m e r ica la n a ly s iso f in f lu e n ceo f h ills lo p es h e e tf lo wo ns o ilt e m p e r a t u r e J T r a n s a e t io mo f t h eC S A E ，2 0 1 0 ，2 6 ( 4 ) ：6 4 6 9 ( inC h in e s ew it hE n g lis ha b s t r a ct ) 0 引言 当降雨产生地面径流时，坡面上会出现沿坡度而下 的薄层水流，这就是坡面薄层水流，雨水沿坡面运动过 程中不断有降雨注入，也不断有雨水入渗到土壤中。薄 层水流流态有层流、过渡流以及紊流，其判别十分复杂， 敬向锋等【l】对坡面薄层水流流态判定方法进行研究，认为 绕流雷诺数能较好地反应坡面薄层流的流态；李卓等【2 】 分析了影响土壤水分入渗能力的影响因素，利用土柱积 水入渗模拟了土壤体积质量对其入渗能力的影响。文献 3 6 】对描述土壤入渗的G r e cn - A m p t 模型进行了改进和修 正，研究了不同入渗条件下的入渗过程。 温度是影响土壤水分运动的重要因素，土壤温度的 变化对土壤中水分运动有重要作用。近年来，国内一些 学者进行了大量的温度对土壤水分运动影响方面的研 究，取得了一系列成果。杨邦杰【7 】建立了土壤水热耦合 的运动模型，分析了水热运动规律，并对土壤中水分与 温度相互作用进行【8 J 建立了基于非等温条件下的土壤水 热耦学模型，并对其进行了解析求解；汪志荣等p J 根据不 同温度条件下的入渗资料，分析T G r e e n - A m p t 公式在温 度场中的适用性，认为该公式适用于温度场影响下的土 壤水分运动；叶乐安等【lo 】总结和分析了国内外土壤水热 耦合运移、土壤水和溶质耦合运移及土壤水、热和溶质 耦合运移研究的基本理论和代表性成果；冯宝平等【ll】认 为土壤水分和温度是相互影响的，土壤水热耦合运移更 接近实际情况；张富仓【1 2 】通过试验定量研究了温度对不 同质地土壤水分入渗性能的影响，认为土壤水分入渗形 式不同，其温度效应有很大差别，垂直入渗的温度效应 大于水平入渗；陆森掣1 3 】将常温土壤热导率模型与水汽 潜热运移传热理论相结合，建立了一个预测高温下土壤 热导率的模型，并利用热脉冲技术测定不同温度下的土 壤热导率。 综合以上分析，虽然通过众多学者的共同努力，推 动了坡面薄层水流运动理论、温度对土壤水分运动影响 机理及土壤入渗水流和温度耦合作用等相关问题研究领 域的水流对土壤温度影响相关问题的研究还非常少。众 所周知，干旱季节，土壤表面温度很高，突然间的大强 度降雨极易在坡地土壤表面形成坡面径流，与土壤表面 贴近的坡面薄层水流与浅层高温土壤发生热量交换，研 究其间的水热交换机理，将有助加深了解土壤内热量运 移过程。因此，本文基于坡面薄层水流运动理论及热力 学方程，研究坡面薄层水流影响下的土壤温度场分布， 分析坡面薄层水流对土壤温度分布的影响机理，旨在更 加全面地推进土壤水分与温度相互作用关系及其相关问 题的研究。 1 理论分析 基金项目：教育部博士点专项科研基金资助项目( 2 0 0 5 0 2 9 4 0 0 2 ) ：霍英东 1 1坡面薄层水流运动基本方程 青年教师基金资助项目( 1 0 1 0 7 5 ) 目前多通过试验来测定坡面薄层水流的流速，文献 竺妻苎2 。竺! ：竺= L 羔竺童蝥全二些圭二享茎从! 妻苎查 【1 4 】通过室内试验得到了薄层水流的平均流速与流量的 5 文4 3 模篓羹水文预报方面的研丸江苏省南2 鼓楼区西康路1 号河海大学 赢亲指数关系 “一 一#2 1 0 0 9 8F信箱， 。J I 】a il“ z ch o t 口i 2 6 伽 ”1 ”。”7 ” 第4 期张超等：坡面薄层水流对土壤温度影响的数值分析 6 5 矿= 1 4 2 6 q o 5 4 2 ( 1 ) 式中：矿 坡面流平均流速，m s ；9 单宽流量， m 3 “s m ) 。 1 2 坡面薄层水流影响下的土壤温度变化规律及热力 学方程 1 2 1 坡面薄层水流影响下的土壤温度变化规律 土壤温度是一个重要的土壤性质，是一种存在于土 壤中的能量资源。土壤中的热流量影响着土壤的温度， 土壤中任一给定点的温度变化都是土壤本身以及外界系 统之间的对流、传导、辐射及生物物理化学过程的结果。 土壤是一个复杂的多分散体系，土壤的热容量和导 热率的变化将导致土壤温度变化。在降雨形成坡面薄层 水流的条件下，坡面薄层水流与土壤在土壤表层发生热 交换，土壤温度将产生明显变化，特别是土壤表层温度 变化很大，而且土壤与雨水热量交换的快慢与土壤表面 薄层水流的对流传热系数有关。 降雨形成的坡面薄层水流对土壤温度的改变反映在 暂态性或阶段性方面，在某一特定阶段，降雨的持续性 将直接反映在土壤温度改变的持续性上，土壤温度随降 雨的持续而持续变化，直至达到稳定状态。 1 2 2 热传导方程 假若任何时间内土壤温度只随深度的一维空间而变 化时，即只考虑土壤垂直向导热的情况下，且认为土壤 中的温度变化符合热传导方程。根据能量守恒定律及热 力学原理，单位时间内单位体积土壤温度升高所吸收的 热量等于单位时间内流入单位体积土壤内的净热量【1 5 】， 据此可以得到土壤内垂直向一维非稳定热传导方程 cp t 望：A 罂 ( 2 ) cs 成百2 九矿 。z 式中：c| 土壤比热容，k J ( k g K ) ；P s 土壤密度， k g m 3 ；j 土壤导热系数，W ( m K ) ；丁 土壤温度， ；f 时间，h ；， 土壤垂直向深度，m 。 1 2 3 土壤对坡面薄层水流的传热机理及表面换热系 数确定 高温干旱致使土壤表面及浅层区域温度很高；大强 度、长历时的降雨在坡地表面形成坡面径流，坡面径流 在贴近土壤的表面形成水流薄层，从工程流体力学角度， 称之为流动边界层，是德国科学家普朗特1 9 0 4 年首次提 出，1 9 2 1 年，波尔豪森提出热边界层概念，将存在温度 梯度的流体区域定为热边界层【I5 1 。坡面薄层水流外表面 温度低，与高温土壤表面在热边界层发生热量交换，进 而促进土壤内热量运移及温度场再分布。 土壤表面换热系数是重要的热传导参数，其值表示 热对流导致的热传导程度。流的表面换热系数与坡面薄 层水流的特性有着直接的关系，本文采用坡面薄层水流 条件下的经验公式来确定土壤表面薄层水流的表面换热 系划1 5 】 J I l：o 6 6 4 f ，丝1 - 每 ( 3 ) V 、L 式中：I I 表面换热系数，W ( m z ) ；U 坡面薄 层水流特征流速，无量纲；L 特征长度，无量纲： ， 水的运动黏滞系数，m Z s ；P r - - - v a ，砰 普朗特数， a 一一热扩散系数，m 2 s ；| j 一一水流热传导系数， W ( m K 、。 根据不同温度下饱和水的普朗特数及热传导系刿1 5 1 ， 采用最小二乘法进行拟合，拟合曲线如图1 所示。 C 箱 馨 墨 钮 - 551 52 5 3 5 4 55 5 温度r c b 水流热传导系数 图1 坡面薄层水流温度与普朗特数及水流热传导系数 之间的关系 F ig 1R e la t io n s h ip sb e t w e cnt e m p e r a t u r ea n d P rn u m b e ra n d t h e r m a lco n d u ct iv it yo f h ills lo p es h e e tf lo w 坡面薄层水流温度咒与普朗特数尸r 之间的成指数 关系 只= 1 2 7 1 7 e m 0 2 7 r 僻= o 9 8 8 ) ( 4 ) 坡面薄层水流温度焉与热传导系数k 之间的亦呈指 数关系 k ：O 5 5 6 e 0 0 0 3 ( R 2 _ - - - 0 9 9 2 1 ( 5 ) 水流的运动黏滞系数是与温度相关的函数，其可用 下面公式计算 。 ，： Q ：! ! ! ! ! =( 6 )，= O ， 1 + o 0 3 3 r + 0 0 0 0 2 2it 由以上可看出，普朗特数和热传导系数随坡面薄层 水流温度变化而变化，即土壤表面坡面薄层水流换热系 数随薄层水流温度的变化而变化。 2 数值计算 2 1 计算模型 为研究坡面薄层水流影响下的土壤温度场分布，分 0 O O O O O O O O 6 4 2 O 8 6 4 2 够 帖驺 笛瓦 数 髓腊 ：2 普 乱 j 的 “ 配 璐 弱 辫 O O O O O O O I(警曼参一嚣礞蹄寺豢臻* 农业工程学报 2 0 1 0 纯 析土壤暂态温度场变化规律，选择某均质坡地土壤进行 数值计算分析，坡地尺寸见图2 。选取坡地中部同一断面 不同深度的A ( 0 2 m ) 、B ( O 9 m ) 、C ( 1 7 m ) 3 个点， 用于分析实体模型不同深度土壤的温度变化规律。有限 元计算网格如图3 所示，采用3 节点三角形单元，3 5 7 个 节点，6 4 0 个单元。 注：A 、B 、c_ 测点 图2 典型坡地实体模型 F ig 2 S o lidm o d e l o f t y p ica ls lo p ela n d 图3 有限元计算网格 F ig 3C o m p u t a t io n a lg r ido ff in it ee le m e n t 为避免计算的复杂性，现假定计算模型为典型不透 水坡地模型，坡面薄层水流流速均匀，坡面薄层水流流 速大小受降雨强度控制。 2 2 计算参数与工况 2 2 1 物理特性参数 某均质土壤和水的物理特性参数为经验参数，如表 1 、2 所示。 表l某均质土壤物理特性参数 T a b le1 P h y s ica l ch a r a ct e r is t icp a r a m e t e r so f s o il 表21 5 3 2 水的物理特性参数 T a b le2 P h y s ica l ch a r a ct c丑 is t ic p a r a m e t e r so fw a t e ra t153 2 2 2 2 热学性质参数 常用的热学性质指标有：比热容、导热系数、热扩 散率和热膨胀系数等，这些参数的确定需要进行现场或 室内试验，本文所采用的热学参数为经验参数，如表3 所示。 表3 水和土壤热学性质参数 T a b le3T h e r m a lp a r a m e t e r so fw a t e ra n ds o il 2 2 3 计算工况 数值计算采用的降雨强度分别为1 5 、2 5 、3 5m m h ， 降雨历时为1 0h ，由于计算模型为典型不透水坡地模型， 利用式( 1 ) 可求出坡面薄层水流流速。在每一降雨强度 下分别进行定表面换热系数和变表面换热系数的计算。 本文所指的变表面换热系数，是指在坡面薄层水流流速 不变的情况下，表面换热系数随降雨时间以及坡面薄层 水流温度与土壤表面温度的差值而变化。 2 3 初始条件和边界条件 2 3 1 初始条件 初始时刻，土壤表面平均温度为3 2 8 ，坡地模型 底边界温度为1 9 5 “ C ，通过瞬时温度场数值计算，得到 初始时刻的温度场分布如图4 所示。 图4 初始时刻坡地模型温度场分布 F ig 4 D is t r ib u t io no f t e m p e r a t u r ef ie ldo f s lo p ela n da t in it ia lt im e 由图4 可看出，长时间高温干旱，致使土壤表面及 浅层区域温度很高，而土壤深层区域温度分布比较均匀。 2 3 2 边界条件 坡地模型底边界温度保持为1 9 5 ，左右边界为绝 热边界，且不随时间变化；降雨过程中土壤坡面薄层水 流薄层外表面的温度恒为1 5 O C 。 3 有限元计算与结果分析 利用C + + 语言编制降雨条件下土壤非稳定温度场有 限元计算程序，进行有限元分析计算，分析坡面薄层水 流影响下的土壤温度变化规律。计算结果如图5 8 所示。 图5 为降雨强度2 5m m h 情况下降雨l、5h 土壤温 T垆一 第4 期张超等：坡面薄层水流对土壤温度影响的数值分析 6 7 度分布情况，从图5 中可以看出，降雨条件下坡面薄层 水流对土壤温度场分布影响非常明显，坡面薄层水流与 土壤表面的温度梯度是引起热量运移的动力，坡面薄层 水流运动带走了热量，从而改变了土壤温度分布；坡面 薄层水流与土壤表面之间温差越大，热量传递越快。图6 表示定表面换热系数和变表面换热系数计算工况下，土 壤温度随降雨时间的变化情况，表面换热系数与土壤表 面温度及坡面薄层水流温度相关，与定表面换热系数计 算工况相比，变表面换热系数计算工况下的土壤温度变 化更加明显，由于实际情况下的表面换热系数是不断交 乱降雨1h b 降雨5 h 注：降雨强度2 5 m m h 图5 降雨l和5h 坡地模型温度场分布 F ig 5 D is t r ib u t io no f t e m p e r a t u r ef ie ldo f s lo p ela n da t t e ro n ea n d f iv eh o u r sp r e cip it a t io n 3 5 3 0 芝2 5 嚣2 0 1 S I O 0246S1 0 时间f h 注：降雨强度2 5 m n | ，h ，羽点B 图6 表面换热系数对土壤温度的影响 F ig 6 I n f lu e n ceo fs u r f a ceh e a tt r a n s f e rco e f f icie n t o ns o ilt e m p e r a t u r e 化的，因此，变表面换热系数计算工况下的土壤温度变 化更符合实际。图7 反映了降雨强度2 5m m h 情况下不 同深度土壤温度随时温度变化越快，土壤深部温度变化 较平稳；降雨前期，间的变化规律，从图7 中可以看出， 越靠近土壤表面，坡面薄层水流与土壤表面温度相差较 大，土壤温度变化就越快，热量传递越多；土壤热量传 递、温度变化具有滞后性，降雨前期，土壤表面温度的 变化非常剧烈，随降雨时间的推移，土壤深层温度的变 化率逐渐增大。图8 反映了不同降雨强度下土壤温度随 降雨时间的变化规律，从图8 中可以看出，降雨强度的 变化对土壤温度变化的影响很小，这可能与未考虑降雨 入渗等其他因素对土壤温度的影响有关。 3 5 3 0 芝2 5 翥2 0 1 5 1 0 0246S1 0 时问r h 注：降雨强度2 5 m m h 图7 不同深度土壤温度随降雨时间的变化规律 F ig 7 V a r ia t io n so f t h et e m p e r a t u r eind if f e r e n ts o illa y e r s d u r in gp r e clp lt a t lo n p h 越 赠 0246S1 0 时间，h 注：测点A 图8 不同降雨强度土壤温度随降雨时间的变化规律 F ig 8 V a r ia t io n so f t h es o ilt e m p e r a t u r eu n d e rd if f e r e n tr a in f a ll in t e n s it ie sd u r in gp r e cir I it a t io n 4 讨论 坡面薄层水流的形成、入渗，以及土壤内部水热交 换机理及热量运移是一个十分复杂的过程，而且其影响 因素众多，对这一过程进行全方位、多角度的数值分析 是非常困难的。以上虽然是在采用部分假定情况下，对 坡地模型进行了坡面薄层水流对土壤温度影响的数值计 算分析，但其计算结果可以定性地反映出坡面薄层水流 影响下的土壤热量转移和温度变化规律，以及土壤内部 水热交换机理，而且这些规律对于解决实际问题是有益 ”驺”为”n垤竹” 农业工程学报 2 0 1 0 焦 的。因为我们在处理实际问题时，不可能每一个因素都 要考虑，合理地对实际问题进行假定，是应用数值方法 分析实际问题的关键。 5 结论 高温干旱使土壤表面温度很高，且储存了大量的热 量。在大强度、长历时的降雨过程中，土壤表面形成的 坡面薄层水流与浅层高温土壤发生较为剧烈的热量交 换，坡面薄层水流的运动引起了土壤热量的迁移，并随 时间的推移而发生变化，从而改变了土壤温度场的分布， 这是坡面薄层水流影响下的非稳定温度场复杂的变化过 程；数值计算分析结果表明，坡面薄层水流与土壤表面 之间的温度梯度是引起热量运移的动力，直接影响坡面 薄层水流换热系数的大小，从而改变了土壤温度的变化 规律；另外，深层土壤温度变化具有滞后效应，降雨前 期土壤温度变化主要集中在土壤表面，随时间的推移， 深部土壤温度通过热传导传递到土壤表面；在未考虑降 雨入渗等凶素对土壤温度影响的情况下，降雨强度的变 化对土壤温度变化的影响很小。本文研究成果对水文学、 土壤侵蚀和水土保持、土壤学、农业灌溉等相关问题的 研究有着一定学术价值。 参考文献 【l】敬向锋，吕宏兴，范成忠，等坡面薄层水流流态判定方 法的初步探讨阴农业工程学报，2 0 0 7 ，2 3 ( 5 ) ：5 6 6 1 J in gX ia n g f e n g ，L ii H o n g x in g ，F a nC h e n g z h o n g ，cta 1 P r e lim in a r ys t u d yo nf lo wp a t t e r nd e t e r m in a n tm e t h o do f s h a llo wf lo wo ns lo p es u r f a ce J T r a n s a ct io n so ft h eC S A E 2 0 0 7 ，2 3 ( 5 ) ：5 6 6 1 ( inC h in e s e 研t llE n g lis ha b s t r a ct ) 【2 】李卓，吴普特，冯浩，等容重对土壤入渗能力影响模拟 试验叨农业工程学报，2 0 0 9 ，2 5 ( 6 ) ：4 0 - - 4 5 L iZ h u o ，W hP u t e ，F e n gH a o ，e ta 1 S im u la t e de x p e r im e n to n e f f e cto fs o ilb u lkd e n s it yo ns o il in f ilt r a t io nca p a cit y J T r a n s a ct io n so f 也eC S E A , 2 0 0 9 ，2 5 ( 6 ) ：柏一4 5 ( inC h in e s e w ilE n g lis ha b s t r a ct ) 【3 】毛丽丽，雷廷武，刘汗，等用水平土柱和修正的 G r e e n - A m p t 模型确定土壤的入渗性能【J 】农业工程学报， 2 0 0 9 ，2 5 ( 1 1 1 ：3 5 - - 3 8 M ia oL ili。L e iT in g w u ，L iuH a n 。e ta 1 A lg o r it h mm e t h o df o r s o il in f ilt r a b ilit yd e t e r m in a t io nw it hm o d if ie dG r e e n - A m p t m o d e l J T r a n s a ct io n so ft h eC S E A , 2 0 0 9 ，2 5 ( 11 ) ：3 5 3 8 ( inC h in e s e 、it lIE n g lis ha b s t r a ct ) 【4 】 郭向红，孙西欢，马娟娟，等不同入渗水头条件下的 G r e e n - A m p t 模型阴农业工程学报，2 0 1 0 ，2 6 ( 3 ) ：“一6 8 G u oX ia n g h o n g ，S u nX ih u a n ，M aJ u a n j u a n , e ta 1 G r e e n - A m p tm o d e l o fd if f e r e n tin f it r a t io nh e a d s J T r a n s a ct io n so f t h eC S E A , 2 0 1 0 ，2 6 ( 3 ) ：6 4 - - 6 8 ( inC h in e s e 诵t ll E n g lis ha b s t r a ct ) 【5 】 K a cim o vA A 1 I s m a ily S ，A I M a k t o u m i八G r e e n A p m t o n e - d im e n s io n a lin f ilt r a t io nf r o map o n d cds u r f a cein t oa h e t e r o g e n e o u ss o il J J o u r n a lo fI r r ig a t io na n dD r a in a g e E n g in e e r in g - A S C E ，2 0 1 0 ，1 3 6 ( 1 ) ：6 8 7 2 【6 】M a ila p a lliD it , R a g h u w a n s h iNS ，S in g hRP h y s ica llyb a s e d m o d e lf o rs im u la t in gf lo winf u r r o wir r ig a t io n I I ：M o d e l E v a lu t io n J J o u r n a lo f I r r ig a t io n a n d D r a in a g e E n g in e e r in g A S C E ，2 0 0 9 ，1 3 5 ( 6 ) ：7 4 7 7 5 4 【7 】杨邦杰，B la ck w e llPS ，N ich o ls o n 斥水土壤水热运动模 型的应用 J 】土壤学报，1 9 9 7 ，3 4 ( 4 ) ：4 2 7 - - 4 3 3 Y a n gB a n g j ie ，B ia ck w e ll PS ，N ich o ls o n A p p lica t io no ft h e m o d e lo fh e a ta n dw a t e rm o v e m e n tinw a t e r - r e p e lle n ts o ils J A ct aP e d o lo g ica lS in ica , 1 9 9 7 ，3 4 ( 4 ) ：4 2 7 - - 4 3 3 ( inC h in e s e w it hE n g lis ha b s t r a ct ) 8 】 梁冰，刘晓丽，薛强非等温入渗条件下土壤中水分运移 的解析分析叨辽宁工程技术大学学报，2 0 0 2 ，2 1 ( 6 ) ：7 4 1 7 4 4 L ia n gB in g ，L iuX ia o li，X u eQ ia n g R e s o lu t io na n a ly s iso f m o is t u r em ig r a t io nins o ilinco n d it io no ft r a n s ie n t t e m p e r a t u r e J J o u r n a lo fL ia o n in gT e ch n ica lU n iv e r s it y ， 2 0 0 2 ，2 l( 6 ) ：7 4 1 7 “( in C h in e s ew 淌E n g lis ha b s t r a ct ) 【9 】9 汪志荣，张建丰，王文焰，等温度影响下土壤水分运动 模型 J 】水利学报，2 0 0 2 ，( 1 0 ) ：4 6 - - 5 0 W a n gZ h ir o n g ，Z h a n gJ ia n f e n g ，W a n gW e n y a n ，e t a 1 A p p lica b ilit yo fG r e e n - m n p tf o r m u laf o rin f ilt r a t io na f f e ct e d b yt e m p e r a t u r e j S h m liX u e b a o ，2 0 0 2 ，( 1 0 ) ：4 6 5 0 ( in C h in e s e 、】l，it hE n g lis ha b s t r a ct ) 【lo 】叶乐安，刘春平，绍明安土壤水、热和溶质耦合运移研 究进展川湖南师范大学自然科学学报，2 0 0 2 ，2 5 ( 2 ) ： 8 8 9 2 L e a ll，L iuC h u n p in g ，S h a oM in g a 1 1 D e v e lo p m e n tint h e r e s e a r cho ns im u lt a n e o u st r a n s p o r to fh e a t ，w a t e ra n ds o lu t e in s o ils J J o u r n a l o fN a t u r eS cie n ceH u n a nN o r m a l U n iv e r s it y , 2 0 0 2 ，2 5 ( 2 ) ：8 8 9 2 ( inC h in e s ew it hE n g lis h a b s t r a ct ) 【11 】冯宝平，张展羽，张建丰，等温度对土壤水分运行影响 的研究进展 J 】水科学进展，2 0 0 2 ，1 3 ( 5 ) ：6 4 3 6 4 8 F e n gB a o p in g ，Z h a n gZ h a n y u ，Z h a n gJ ia n y u ，e ta 1 R e v ie wo f e f f e cto ft e m p e r a t u r e0 1 1s o ilw a t e rm o v e m e n t J A d v a n ce s I nW a t e rS cie n ce ，2 0 0 2 ，1 3 ( 5 ) ：6 4 3 一“8 ( inC h in e s e 州t h E n g lis ha b s t r a ct ) 【1 2 】张富仓，康绍忠土壤水分入渗的温度效应及其数学模式 【J 】中国农业大学学报，1 9 9 7 ，2 ( 增刊) ：2 0 一2 5 Z h a n gF u ca n g ，K a n gS h a o z h o n g T h eT e m p e r a t u r eE f f e cto f W a t e rI n f ilt r a t io na n dM a t h e m a t ica lM o d e l J J o u r n a lo f C h in aA g r icu lt u r a l U n iv e r s it y , 1 9 9 7 2 ( s u p p ) ：2 0 一2 5 ( in C h in e s e 、析t I IE n g lis ha b s t r a ct ) 【1 3 】陆森，任图生不同温度F 的土壤热导率模拟 J 】农业工 程学报，2 0 0 9 ，2 5 ( 7 ) ；1 3 - - 1 8 L uS e n ，R e nT u s h e n g M o d e l f o rp r e d ict in gs o ilt h e r m a l co n d u ct iv it ya tv a r io u st e m p e r a t u r e s J T r a n s a ct io n so ft h e C S A E ，2 0 0 9 ，2 5 ( 7 ) ：1 3 1 8 ( in C h in e s ew it hE n g lis h a b s t r a ct ) 【1 4 】张光辉坡面薄层流水动力学特性的实验研究【J 】水科学 进展，2 0 0 2 ，1 3 ( 3 ) ：1 5 9 1 6 5 Z h a n gG u a n g h u iS t u d yo nh y d r a u licp r o p e r t ie so fs h a llo w f lo w J A d v a n ce sinW a t e r , 2 0 0 2 ，1 3 ( 3 ) ：1 5 9 1 6 5 ( in C h in e s e 、it hE n g lis ha b s t r a ct l 【1 5 】戴锅生传热学【M 】( 第2 版) 北京：高等教育出版社， 1 9 9 9 ：1 0 5 一1 4 5 第4 期张超等：坡面薄层水流对土壤温度影响的数值分析 N u m e r ica l a n a ly s iso fin f lu e n ceo f h ill s lo p es h e e tf lo wo ns o ilt e m p e r a t u r e Z h a n gC h a 0 1 ，一，F e n gJ ie 2 ，一，L iuF a n g g u i啐 ( 1 S t a t eK e yL a b o r a t o r yo f H y d r o lo g y - W a t e rR e s o u r ce sa n dH y d r a u licE n g in e e r in g , H o h a iU n iv e r s it y , N a n j in g2 1 0 0 9 8 ，C h in a ； 2 C o lle g e o f W a t e r R e s o u r ce s a n d H y d r o lo g y , H o h a iU n iv e r s it y , N a n f in 9 2 1 0 0 9 8 ，C h in a ； 3 W a t e rR e s o u r ce sR e s e a r chI n s t it u t e , C h in aI n s t it u t eo fW a t e rR e s o u r ce sa n dH y d r o p o w e rR e s e a r ch ，B e ij in g1 0 0 0 4 4 ，C h in a ； 4 S ch o o lo f C iv ilE n g in e e r in g ，G u a n g x i U n iv e r s it y , N a n n in g5 3 0 0 0 4 ，C h in a ) A b s t r a ct ：I no r d e rt of u lle rs t u d yt h ein f lu e n cem e ch a n is mo ft h es lo p es h e e tf lo wo nt h et h e r m a lt r a n s p o r tins o il，in t h isp a p e r ，b a s e d0 1 1s lo p ew a t e rm o v e m e n tt h e o r ya n dt h e r m o d y n a m ice q u a t io n ，a u t h o r ss t u d ie dt h et e m p e r a t u r e 丘e ld d is t r ib u t io nins o il q u a n t it a t iv e lyu n d e rt h ein f lu e n ceo fs lo p es h e e tf lo w T h ee f f e ct so fr a in f a l