付子腾， 吴青柏， Miles DYCK， 何海龙

（1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西 杨凌 712100； 2.中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000； 3.Department of Renewable Resources，University of Alberta，AB，T6G 2H1，Canada）

0 引言

冻土是指温度保持在或低于水的冰点，并含有冰的岩石和土壤，分为短时冻土（冻结时间数小时至半月）、季节冻土（冻结时间在半月至数月）和多年冻土（冻结时间在两年以上）［1］。在冻土中，冰和液态水（未冻水）共存，其含量随冻融过程中温度的变化而变化。未冻水含量和含冰量的变化显著影响冻土的物理和机械性能，从而决定寒区工程建设（如：房屋、道路、石油管线等）的成败［2-3］。同时，冻融循环过程也会带来如土壤冻融侵蚀、洪水、污染物的迁移、地下水上升引起的土壤盐渍化等一系列环境问题［4-7］。因此，掌握冻融过程中土壤水热耦合的变化机理对生产生活有至关重要的作用。

通常，纯水的冻结发生在某一确定的温度下［8］，具有确定的凝固点，但在湿润的土壤中，即使当温度低于自由水的冰点时，土壤中所含水分也不会立刻转化为固态，而是随着温度的降低表现出相对平滑的转变，以曲线的形式降低［9-12］。由于土颗粒表面能的作用，土体中始终会保持一定数量的液态水被称作未冻水［1］，当温度继续降低，更多的未冻水会转化成冰，此时毛管力和吸附力会被放大，剩余的未冻水会以薄膜水的形式存在［13］。当温度低于一定值时，随着温度的进一步降低，未冻水含量保持不变，该温度下的未冻水含量被称为残余水含量θres［14-16］。……