冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分，其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程，并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此，研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要的科学意义。本文回顾了土壤中的砾石、有机质对土壤冻融过程的影响及物理机制，总结了土壤冻融过程中水热参数化的相关研究成果，包括土壤导热率和水力学参数的计算、水热耦合方案以及冻融锋面计算方案等。相对于普通的矿物质土粒而言，砾石具有高导热率和低热容，有机质具有低导热率和高热容，他们对热量在土壤中的传输及土壤温度垂直分布有不同的影响。另外，砾石和有机质的存在改变了土壤孔隙度、土壤基质毛细作用与吸附作用，进而影响水分在土壤中的传输过程和垂直分布。已有研究表明：（1）当前大部分数值模式中土壤导热率采用Johansen方案及其派生方案进行计算，其中Balland-Arp方案考虑了砾石和有机质对土壤导热率的影响，该方案更好地刻画了土壤冻融过程中土壤导热率变化的连续性；综合考虑热-水-变形相互作用的导热率参数化方案可以较好地刻画土壤冻融过程中的水热耦合和土体冻胀的作用，对相变过程中土壤导...
冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分，其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程，并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此，研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要的科学意义。本文回顾了土壤中的砾石、有机质对土壤冻融过程的影响及物理机制，总结了土壤冻融过程中水热参数化的相关研究成果，包括土壤导热率和水力学参数的计算、水热耦合方案以及冻融锋面计算方案等。相对于普通的矿物质土粒而言，砾石具有高导热率和低热容，有机质具有低导热率和高热容，他们对热量在土壤中的传输及土壤温度垂直分布有不同的影响。另外，砾石和有机质的存在改变了土壤孔隙度、土壤基质毛细作用与吸附作用，进而影响水分在土壤中的传输过程和垂直分布。已有研究表明：（1）当前大部分数值模式中土壤导热率采用Johansen方案及其派生方案进行计算，其中Balland-Arp方案考虑了砾石和有机质对土壤导热率的影响，该方案更好地刻画了土壤冻融过程中土壤导热率变化的连续性；综合考虑热-水-变形相互作用的导热率参数化方案可以较好地刻画土壤冻融过程中的水热耦合和土体冻胀的作用，对相变过程中土壤导...
冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分，其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程，并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此，研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要的科学意义。本文回顾了土壤中的砾石、有机质对土壤冻融过程的影响及物理机制，总结了土壤冻融过程中水热参数化的相关研究成果，包括土壤导热率和水力学参数的计算、水热耦合方案以及冻融锋面计算方案等。相对于普通的矿物质土粒而言，砾石具有高导热率和低热容，有机质具有低导热率和高热容，他们对热量在土壤中的传输及土壤温度垂直分布有不同的影响。另外，砾石和有机质的存在改变了土壤孔隙度、土壤基质毛细作用与吸附作用，进而影响水分在土壤中的传输过程和垂直分布。已有研究表明：（1）当前大部分数值模式中土壤导热率采用Johansen方案及其派生方案进行计算，其中Balland-Arp方案考虑了砾石和有机质对土壤导热率的影响，该方案更好地刻画了土壤冻融过程中土壤导热率变化的连续性；综合考虑热-水-变形相互作用的导热率参数化方案可以较好地刻画土壤冻融过程中的水热耦合和土体冻胀的作用，对相变过程中土壤导...
本文研究利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件，提出寒区混凝土灌溉渠道参数化建模与仿真方法。该方法提高了混凝土灌溉渠道抗冻设计的质量，并且基于参数化建模能准确、快速修改渠道设计中的断面相关参数，提高灌溉渠道设计的效率，为寒区灌溉渠道高标准设计和分析提供借鉴作用。本文对寒区冻土水—热—力耦合问题进行了研究，建立了寒区灌溉渠道渠基土水—热—力三场耦合的数学模型，并利用COMSOL进行建模。最后对吉林永舒榆灌区灌溉渠道进行了数值模拟，对计算值与实测值做了对比。结果表明：模型稳定，数值模拟结果准确。
本文研究利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件，提出寒区混凝土灌溉渠道参数化建模与仿真方法。该方法提高了混凝土灌溉渠道抗冻设计的质量，并且基于参数化建模能准确、快速修改渠道设计中的断面相关参数，提高灌溉渠道设计的效率，为寒区灌溉渠道高标准设计和分析提供借鉴作用。本文对寒区冻土水—热—力耦合问题进行了研究，建立了寒区灌溉渠道渠基土水—热—力三场耦合的数学模型，并利用COMSOL进行建模。最后对吉林永舒榆灌区灌溉渠道进行了数值模拟，对计算值与实测值做了对比。结果表明：模型稳定，数值模拟结果准确。
本文研究利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件，提出寒区混凝土灌溉渠道参数化建模与仿真方法。该方法提高了混凝土灌溉渠道抗冻设计的质量，并且基于参数化建模能准确、快速修改渠道设计中的断面相关参数，提高灌溉渠道设计的效率，为寒区灌溉渠道高标准设计和分析提供借鉴作用。本文对寒区冻土水—热—力耦合问题进行了研究，建立了寒区灌溉渠道渠基土水—热—力三场耦合的数学模型，并利用COMSOL进行建模。最后对吉林永舒榆灌区灌溉渠道进行了数值模拟，对计算值与实测值做了对比。结果表明：模型稳定，数值模拟结果准确。
机器学习模型由于其优越的模拟预测性能而被广泛地应用于水文学研究，但其在高海拔地区的冰冻圈流域水文过程模拟研究方面尚有待深入。本研究基于Back Propagation神经网络(BP)、广义回归神经网络(GRNN)、径向基函数神经网络(RBF)、支持向量回归(SVR)、遗传优化BP神经网络(GA-BP)和双层长短期记忆神经网络模型(LSTM),对两个典型冰冻圈流域，即叶尔羌河流域和疏勒河流域的水文过程开展模拟研究，结合精度评价指标(NSE、RMSE和R)以及水文过程频率曲线对模型模拟效果进行综合分析。结果表明，双层LSTM模拟能力在叶尔羌河流域远优于其他模型，而疏勒河流域LSTM模拟效果与其他模型模拟结果相近，双层LSTM更适用于冰冻圈流域水文过程模拟。通过损失函数对模型参数化方案进行评价发现，LSTM模型在研究区模拟效果主要受优化器影响，叶尔羌流域学习衰减速率和初始学习率影响次之，而疏勒河流域初始学习率影响次之。对整个研究时段的径流突变检验分析结果表明，模型输入数据中降水和极端降水总量对研究区水文过程变化影响较大，气温次之。
机器学习模型由于其优越的模拟预测性能而被广泛地应用于水文学研究，但其在高海拔地区的冰冻圈流域水文过程模拟研究方面尚有待深入。本研究基于Back Propagation神经网络(BP)、广义回归神经网络(GRNN)、径向基函数神经网络(RBF)、支持向量回归(SVR)、遗传优化BP神经网络(GA-BP)和双层长短期记忆神经网络模型(LSTM),对两个典型冰冻圈流域，即叶尔羌河流域和疏勒河流域的水文过程开展模拟研究，结合精度评价指标(NSE、RMSE和R)以及水文过程频率曲线对模型模拟效果进行综合分析。结果表明，双层LSTM模拟能力在叶尔羌河流域远优于其他模型，而疏勒河流域LSTM模拟效果与其他模型模拟结果相近，双层LSTM更适用于冰冻圈流域水文过程模拟。通过损失函数对模型参数化方案进行评价发现，LSTM模型在研究区模拟效果主要受优化器影响，叶尔羌流域学习衰减速率和初始学习率影响次之，而疏勒河流域初始学习率影响次之。对整个研究时段的径流突变检验分析结果表明，模型输入数据中降水和极端降水总量对研究区水文过程变化影响较大，气温次之。
机器学习模型由于其优越的模拟预测性能而被广泛地应用于水文学研究，但其在高海拔地区的冰冻圈流域水文过程模拟研究方面尚有待深入。本研究基于Back Propagation神经网络(BP)、广义回归神经网络(GRNN)、径向基函数神经网络(RBF)、支持向量回归(SVR)、遗传优化BP神经网络(GA-BP)和双层长短期记忆神经网络模型(LSTM),对两个典型冰冻圈流域，即叶尔羌河流域和疏勒河流域的水文过程开展模拟研究，结合精度评价指标(NSE、RMSE和R)以及水文过程频率曲线对模型模拟效果进行综合分析。结果表明，双层LSTM模拟能力在叶尔羌河流域远优于其他模型，而疏勒河流域LSTM模拟效果与其他模型模拟结果相近，双层LSTM更适用于冰冻圈流域水文过程模拟。通过损失函数对模型参数化方案进行评价发现，LSTM模型在研究区模拟效果主要受优化器影响，叶尔羌流域学习衰减速率和初始学习率影响次之，而疏勒河流域初始学习率影响次之。对整个研究时段的径流突变检验分析结果表明，模型输入数据中降水和极端降水总量对研究区水文过程变化影响较大，气温次之。
利用位于季节冻土区的中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站那曲/BJ观测点的野外观测数据,通过CLM4.5的单点模拟实验,分析评估了Luo土壤热导率参数化方案、Johansen土壤热导率参数化方案、C?té土壤热导率参数化方案和虚温参数化方案对土壤温、湿度的模拟能力,为将来选取最优的参数及参数化方案来更合理的模拟青藏高原土壤冻融过程为目的的工作提供依据。结果表明:(1)三种土壤热导率参数化方案模拟结果的土壤热传导率有明显差异,其中C?té方案的土壤热传导率最高,Luo方案的土壤热传导率最低。(2)三种热传导率方案均能合理地模拟出土壤温湿度的日变化趋势,Johansen方案对土壤温度年变化趋势模拟的更好,C?té方案对土壤温度模拟的数值较观测值偏离的更小,Luo方案对土壤湿度的模拟更好。(3)加入虚拟温度方程,并引入相变效率参数后,减少了模式对土壤湿度模拟的负偏差,Y-L方案在保持土壤温度较好模拟能力的基础上,能够进一步的提升土壤湿度的模拟能力。