季節(jié)性?xún)鋈谕寥浪诌w移規(guī)律的研究

1、科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)文章編號(hào)：（）年第卷第期收稿日期：季節(jié)性?xún)鋈谕寥浪诌w移規(guī)律的研究呂棚棚（山西省水利科學(xué)研究所，山西太原，）摘要：論述了季節(jié)性?xún)鋈谕寥浪诌w移對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，探討了凍融土壤水分遷移在水資源評(píng)價(jià)中的作用，同時(shí)介紹了凍土學(xué)研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：凍融土壤；水分遷移；土壤水資源中圖分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：土壤和水是自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資源，與人類(lèi)的生產(chǎn)和生活密切相關(guān)。土壤和水作為一個(gè)系統(tǒng)，與外部環(huán)境不斷進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換，同時(shí)水分在土水系統(tǒng)內(nèi)也進(jìn)行著復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和遷移，且水分運(yùn)動(dòng)的同時(shí)伴隨著熱量和溶質(zhì)的傳輸。土壤水分是土壤三相組成中最活躍的因素，當(dāng)土壤溫度降低到土壤冰點(diǎn)時(shí)，水分就會(huì)發(fā)

2、生相變，因此，季節(jié)性?xún)鐾潦且环N含冰晶質(zhì)的特殊土水系統(tǒng)，是由顆粒相互連接而成的多成分多相體系。據(jù)研究，地球上中緯度的大部分地區(qū)受季節(jié)性?xún)鋈谧饔糜绊?。中?guó)以北地區(qū)，面積為×季節(jié)性?xún)鐾林饕植加诒本?#176;，約占全國(guó)國(guó)土面積的，且大多屬于干旱、半干旱的水資源短缺地區(qū)。中國(guó)北方內(nèi)陸盆地，每年約在月進(jìn)入凍結(jié)期，凍融作用一直持續(xù)到翌年月底，歷時(shí)個(gè)月左右。在季節(jié)性?xún)鋈谄?，土壤的凍融過(guò)程伴隨著水分的相變、凍融土壤的相變及其伴生現(xiàn)象使得本來(lái)就不穩(wěn)定的土水系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。在土壤凍結(jié)過(guò)程中，凍結(jié)區(qū)水分凍結(jié)成冰，冰水共存，使土壤水熱狀況發(fā)生變化，土水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡遭到破壞，水分在土水勢(shì)梯度作用下不斷從

3、未凍區(qū)向凍結(jié)區(qū)遷移，其結(jié)果是凍結(jié)區(qū)冰的含量不斷增加，引起土體凍脹。隨著氣候的逐漸變暖，土壤從表層開(kāi)始融化，而其下面的凍結(jié)層阻礙上層融水的下滲，導(dǎo)致上層土壤含水率增加，出現(xiàn)春澇翻漿等現(xiàn)象。也就是說(shuō)，凍融過(guò)程中，土壤的水、熱狀況發(fā)生了劇烈的變化。因此，研究?jī)鋈谕寥浪疅嶙兓?guī)律是非常必要的。凍融土壤中水分運(yùn)動(dòng)作為自然界水循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在農(nóng)業(yè)、水資源、環(huán)境及人類(lèi)工程中占有極其重要的地位。凍融土壤水分遷移在水資源評(píng)價(jià)中的作用水資源是人類(lèi)賴(lài)以生存的自然資源之一，當(dāng)今世界面臨的人口、資源、環(huán)境和生態(tài)四大問(wèn)題無(wú)不與水密切相關(guān)，其不僅是工農(nóng)業(yè)的命脈，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)

4、對(duì)水的需求愈來(lái)愈迫切，水資源已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的至關(guān)重要的制約因素。（大氣降水、地表水、土壤水和地下水）處于不斷的地球上的“四水”循環(huán)和轉(zhuǎn)化之中，非飽和土壤水將地表水和地下水聯(lián)系起來(lái)，土壤水分入滲、遷移、騰發(fā)與轉(zhuǎn)化是水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，研究其規(guī)律對(duì)于地下水資源的補(bǔ)給與消耗的確定以及地表水資源與地下水資源的合理開(kāi)發(fā)利用“四水”轉(zhuǎn)化關(guān)系的研究中具有重要地位。如在地下水具有重要意義，在資源的評(píng)價(jià)與計(jì)算中，潛水蒸發(fā)、河渠補(bǔ)給和灌溉入滲補(bǔ)給是其補(bǔ)給及消耗項(xiàng)的主要組成部分。非凍融條件下上述各項(xiàng)資源量的計(jì)算依據(jù)研究較為深入，而凍融條件下的有關(guān)參數(shù)的研究甚少。凍融土壤的水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究可以為季節(jié)性?xún)鋈?/p>

5、期潛水蒸發(fā)量、河渠補(bǔ)給量和灌溉入滲補(bǔ)給量的計(jì)算提供依據(jù)，有助于合理評(píng)價(jià)地下水資源。此外，與地表凍融有關(guān)的工程凍脹、鹽脹、土壤中污染物遷移等問(wèn)題的解決也依賴(lài)于凍融條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)的研究。同時(shí)，凍融土壤水分遷移的研究對(duì)于土壤鹽堿化防治具有重要意義。凍土水分遷移研究進(jìn)展凍土學(xué)研究概況關(guān)于凍土學(xué)較為系統(tǒng)的研究始于世紀(jì)末期，年俄國(guó)成立了凍融土壤水分遷移對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響土壤凍結(jié)過(guò)程中的凍脹及融化過(guò)程中的沉陷等作用，會(huì)給作物根系凍土研究委員會(huì)，開(kāi)始對(duì)凍土進(jìn)行比較廣泛的研究。進(jìn)入世紀(jì)以后，在前蘇聯(lián)時(shí)代，凍土學(xué)研究發(fā)展較快，研究問(wèn)題涉及凍土物理學(xué)、凍土力學(xué)、土壤水熱改良、工程穩(wěn)定性等。在美國(guó)、加拿大等國(guó)家從世

6、紀(jì)中期開(kāi)始，由于自然資源的開(kāi)發(fā)推動(dòng)了凍土學(xué)研究的不斷發(fā)展。年舉行了第一屆國(guó)際凍土大會(huì)（，簡(jiǎn)稱(chēng)生長(zhǎng)帶來(lái)不利影響。在地下水水位埋深較淺的地區(qū)，凍結(jié)期鹽分隨水分運(yùn)動(dòng)遷移至表層，消融期由于水分的不斷蒸發(fā)，鹽分便積累在表層，從而出現(xiàn)地表泛鹽和作物因生理脫水而死亡等現(xiàn)象。如內(nèi)蒙古河套灌區(qū)，地下水位較高，灌水量大，排水不暢，一年內(nèi)有半年以上時(shí)間存在土壤凍結(jié)融化現(xiàn)象，地表鹽分較高，對(duì)春小麥的播種和苗期的生長(zhǎng)十分有害。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤是陸生植物的水分源泉，熱量則是生物賴(lài)以生存、繁衍的基礎(chǔ)。土壤中許多物理的、化學(xué)的和生物的過(guò)程都需要在一定的水分、溫度下進(jìn)行，水分、熱量條件是影響植物分帶及作物產(chǎn)量的決定性因素。在

7、我國(guó)北方的大中型灌區(qū)，絕大部分冬春灌溉都是在地表負(fù)積有凍層的條件下進(jìn)行的，冬春灌溉后土壤水分的保持和遷移，農(nóng)田灌溉合理灌水技術(shù)參數(shù)的確定都與土壤水分運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。而且隨著水資源的日益緊缺，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水面臨的問(wèn)題極為嚴(yán)峻，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉和高效用水已成為全社會(huì)關(guān)注和重視的問(wèn)題之一，如何合理高效地利用土壤水資源與掌握凍融土壤水分遷移規(guī)律密不可分，如在中國(guó)北方地區(qū)春季造林要把握造林時(shí)機(jī)和栽植樹(shù)苗深度。在地下水深埋區(qū)，進(jìn)行秋冬灌溉儲(chǔ)水，可以充分利用土壤凍融作用對(duì)土壤剖面水分再分布，使土壤在溶解后保持較好的墑情，滿(mǎn)足春小麥生長(zhǎng)的需要。），標(biāo)志著凍土學(xué)的研究進(jìn)入了新的階段。此后從年起每隔年舉行一次，以交流各國(guó)

8、在凍土學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究成果。在年舉行的第四屆上，由中、俄、美、加四國(guó)倡議成立了國(guó)際凍土協(xié)會(huì)（，簡(jiǎn)稱(chēng)）。我國(guó)的凍土學(xué)研究在新中國(guó)成立后才開(kāi)始起步，但發(fā)展較快，目前在凍土方面的研究已達(dá)到世界先進(jìn)水平。從世紀(jì)年代開(kāi)始，先后有東北水利科學(xué)研究院、長(zhǎng)春水利科學(xué)研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程系、北京建筑科學(xué)研究院以及中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所等開(kāi)展了凍土學(xué)方面的研究。進(jìn)入年代后，鐵路、交通、水利和林業(yè)等部門(mén)的有關(guān)單位逐步開(kāi)展了有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)工作。年成立了中國(guó)地理學(xué)會(huì)冰川凍土分會(huì)，并舉行全國(guó)冰川凍土學(xué)大會(huì)，交流國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，對(duì)推動(dòng)凍土學(xué)的研究起到了很大的促進(jìn)作用。其后，中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土研究

9、所開(kāi)展了較為系統(tǒng)的相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)研究。季節(jié)性?xún)鋈谕寥浪诌w移研究存在的問(wèn)題科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)文章編號(hào)：（）年第卷第期收稿日期：從思維方式的變革看科學(xué)革命李強(qiáng)，李靜（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）政法學(xué)院，湖北武漢，）摘要：對(duì)關(guān)于科學(xué)革命的諸多爭(zhēng)論進(jìn)行了介紹，從科學(xué)思維方式的變革的角度探討了兩次科學(xué)革命。關(guān)鍵詞：科學(xué)思維方式；科學(xué)革命；還原論中圖分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：（）科學(xué)漸進(jìn)論。歸納主義者認(rèn)為科學(xué)的發(fā)展是絕對(duì)真命題的積累，隨著經(jīng)驗(yàn)觀(guān)察深入，科學(xué)知識(shí)呈現(xiàn)出量的積累，沒(méi)有革命、中斷和質(zhì)的飛內(nèi)格爾在科學(xué)的結(jié)構(gòu)中提出，科學(xué)發(fā)展表現(xiàn)為躍。如年美國(guó)“一個(gè)相對(duì)自足的理論為另一個(gè)內(nèi)涵更大的理論所吸收，或者歸化到一個(gè)內(nèi)涵更

10、大的理論?！眱?nèi)格爾認(rèn)為有兩種形式歸化：一是同質(zhì)歸化。在這實(shí)質(zhì)上相同的種歸化中，一條定律被歸并到并利用出現(xiàn)在該定律中的、概念的一個(gè)理論中去，如伽利略落體定律被歸并到牛頓力學(xué)中。二是異質(zhì)歸化。異質(zhì)歸化是“一條定律通過(guò)演繹包容在一個(gè)缺乏表達(dá)該定律所用的一些概念的理論內(nèi)”，如經(jīng)典熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)力學(xué)。（）科學(xué)革命論。持這種觀(guān)點(diǎn)的學(xué)者認(rèn)為，科學(xué)是通過(guò)一系列的革命而進(jìn)步的。按照這種模型，比通常增長(zhǎng)量大很多的科學(xué)發(fā)展，例如牛頓、拉瓦錫、達(dá)爾文、盧瑟福或愛(ài)因斯坦等人的科學(xué)活動(dòng)，可以構(gòu)成了一場(chǎng)革命；革命的發(fā)生是一個(gè)又一個(gè)本身很小的進(jìn)步累積而成的。然而，如此重要的科學(xué)領(lǐng)域中的重組活動(dòng)，即使有人認(rèn)為它們的確發(fā)生過(guò)，其發(fā)生

11、也會(huì)被認(rèn)為是極為罕見(jiàn)的。庫(kù)恩、科恩則是科學(xué)革命論的代表人物。庫(kù)恩科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)是開(kāi)創(chuàng)科學(xué)革命論的標(biāo)志性著作。可以年出版的“科學(xué)革命論”成為主流和時(shí)髦，好像現(xiàn)在不講說(shuō)，庫(kù)恩和科恩的努力使“科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)是某一自然研究領(lǐng)域內(nèi)占主導(dǎo)地位的科學(xué)觀(guān)念發(fā)生了重大更替。這里，科學(xué)觀(guān)念指的是作為該領(lǐng)域科學(xué)研究基礎(chǔ)的那些形而上的知識(shí)成分。它與具體理論相比具有總括性、規(guī)范性、抽象性、穩(wěn)定性和信念性等特點(diǎn)?！蔽覀冋J(rèn)為，科學(xué)革命實(shí)質(zhì)是科學(xué)思維方式的變革?？茖W(xué)思維方式在一定意義上是指思維主體的認(rèn)識(shí)定式和認(rèn)識(shí)運(yùn)行模思維運(yùn)作的“邏輯”等諸多“精神定向”的方式，它不僅表現(xiàn)為思維傾向、面，而且還表現(xiàn)為對(duì)一定歷史時(shí)期的科學(xué)活動(dòng)起

12、引導(dǎo)和規(guī)范作用，包括為科學(xué)研究活動(dòng)提供一套科學(xué)信念、基本原理、理論模式和操作方法等，因而它是一定歷史時(shí)期科學(xué)活動(dòng)和科學(xué)理論的思維基礎(chǔ)和邏輯前提?？茖W(xué)思維方式的本質(zhì)決定了它不可能脫離科學(xué)活動(dòng)和科學(xué)發(fā)展而孤立存在，二者是一個(gè)雙向互動(dòng)的過(guò)程?？茖W(xué)發(fā)展的深層本質(zhì)即是科學(xué)思維方式的變革，或者說(shuō)科學(xué)革命是科學(xué)思維方式變革的結(jié)果。關(guān)于科學(xué)革命的爭(zhēng)論有無(wú)科學(xué)革命的爭(zhēng)論關(guān)于有無(wú)科學(xué)革命的爭(zhēng)論，一直以來(lái)并沒(méi)有一致的觀(guān)點(diǎn)，目前主要存在著種觀(guān)點(diǎn)：凍融土壤水分遷移規(guī)律的研究是凍土學(xué)的研究?jī)?nèi)容之一，目前主要研究成果有：周德源對(duì)內(nèi)蒙古河套灌區(qū)季節(jié)凍土水分遷移規(guī)律作了研包氣帶土壤水分含量及土水勢(shì)究；張立杰采用野外試驗(yàn)手段，通

13、過(guò)氣象、能的觀(guān)測(cè)分析，研究了季節(jié)性?xún)鋈谕寥浪衷趦鋈谶^(guò)程中的遷移規(guī)律及潛水的形成特征；尚松浩等對(duì)凍融土壤水、熱耦合遷移的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了改進(jìn)；高永等研究了土壤凍結(jié)過(guò)程中水分遷移動(dòng)向；李偉強(qiáng)研究了硬殼覆蓋條件下凍融期土壤水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律；鄭秀清等根據(jù)土壤中能量和質(zhì)量守衡定律、地表能量平衡及空氣動(dòng)力學(xué)理論建立了凍融條件下土壤水熱耦合遷移模型；郭占榮等分析了凍結(jié)期和凍融期土壤水分遷移特征；劉海昆以北方凍土的實(shí)驗(yàn)資料，對(duì)凍土的變化過(guò)程進(jìn)行了分析，并就凍土對(duì)土壤水分的動(dòng)態(tài)影響進(jìn)行了綜合分析；朱春鵬等對(duì)季節(jié)凍土區(qū)高速公路路基土中的水分遷移變化進(jìn)行了分析。綜合現(xiàn)有研究成果，凍融土壤水分遷移規(guī)律的研究有以下問(wèn)題亟待解決：一是研究成果地表?xiàng)l件單一，沒(méi)有考慮地表?xiàng)l件對(duì)水分遷移的影響；二是用以直接解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的成果相對(duì)薄弱；三是凍融期淺層地下水和土壤水之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的研究較薄弱。!結(jié)語(yǔ)凍融土壤水分遷移的研究在水資源評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及土壤鹽漬化防治等方面具有重要意義。在季節(jié)性?xún)鐾练植紖^(qū)，非飽和帶的土壤水分狀況主要取決于凍融期不同地表?xiàng)l件下土壤水分的運(yùn)動(dòng)與保持特點(diǎn)，探索不同地表?xiàng)l件下的