巴丹吉林沙漠是我国第二大沙漠,含有上百个湖泊,同时也分布有高大的沙山,吸引着国内外学者的研究兴趣。沙漠位于干旱气候区,多年平均降水量不足100 mm,而潜在蒸发量超过1200 mm,只有依靠地下水的持续排泄才能维持湖泊的存在。巴丹吉林沙漠的多年平均气温为10?C左右,属于季节性冻土区,冻结期从当年12月下旬持续到次年3月上旬。前人在研究地下水浅埋区的季节性冻土时,一般认为冻结期土壤水的冻结作用会增加毛细吸力,导致地下水向上运移损失,从而引起地下水位的下降。巴丹吉林沙漠的湖边也存在地下水浅埋区,现有观测资料表明,其地下水位在冻结期并不下降,反而有所上升。本论文主要针对这个不符合常规的现象开展研究。本论文的研究地点为巴丹吉林沙漠的苏木吉林湖区。课题组在这个地点布置有观测站,安装了自动气象站、湖水监测探头以及湖岸地下水观测井和土壤水动态监测系统。本次研究收集到观测站2016-2017年的气象数据、土壤水动态数据、地下水埋深数据以及湖水位数据。根据观测结果,确定土壤水的冻结期为2016年12月中旬至2017年2月中旬,季节性冻土的最大冻结深度为33 cm,远小于同纬度地区的平均最大冻结深度。本研究利用SHAW程序,建立垂向一维饱和—非饱和带水汽运移、相变和热运移的耦合数值模型,模拟分析了观测站土壤水冻融过程及其与地下水的关系。模拟结果表明,冻结期单位面积土壤水分增加量为0.64 cm,在封闭条件下可导致地下水下降5 cm。这说明实测地下水位的上升是由湖泊周边外来补给造成的。通过不同地下水埋深条件的土壤冻融过程模拟,发现冻结吸水引起地下水变化的极限埋深为85 cm。采用IPCC提出的2081-2100年气温变化与CO2趋势,模拟了RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5四种气候情景下的周期性土壤冻融过程,预测2100年观测站的平均冻融期将分别缩短为53天、49天、47天和34天,而平均最大冻结深度将分别减小为31.0 cm、28.3 cm、26.9 cm和20.6 cm。本论文从一个新的角度认识了巴丹吉林沙漠冻结期土壤水变化与地下水的关系,可作为进一步研究的参考依据。