毛乌素沙地又称鄂尔多斯沙地,是中国四大沙地之一。位于陕西、宁夏、内蒙古的交界地带,面积约为4.22万km2。该区白天与晚上的温差一般在30℃以上。区内年降水量少于400 mm,属于半干旱地区。近年来该区能源,石油,化工等产业发展迅速,既为当地带来了经济效益,同时也增加本来就比较脆弱的生态环境压力。土壤热量的传输影响土壤温度的变化,进而对土壤内水分运移、土壤内微生物的活动、土壤内植物根系对营养和水分的吸收等有着重要影响。目前对于土壤热量的传输研究多数关注的是地表热量的进、出变化。本文以毛乌素沙地地表—包气带—浅层地下水系统热量传输为研究对象,以土壤水动力学理论为指导,采用原位实验、室内实验及数值模拟技术相结合方法,同时考虑陆地表面温度和潜水温度等要素,对包气带与大气界面及饱和带与包气带界面的热量传输进行了研究。研究成果对于区域地下水与生态环境可持续发展有着理论与实践意义。本文在毛乌素沙地选择原位实验场进行了风积沙温度、含水率和地下水位的实时监测;通过竖管法测定其饱和渗透系数;实验室中对风积沙的热导率、比热容和热扩散率以及相关水力学参数进行了测定。在此基础上,分别计算了一年内不同月份表层和自由水面传导热量。其中,表层的传导热量与气温关系密切,当气温高时主要表现为向土壤传热,当气温低时表现为向外界传热;而自由水面的传导热量却与表层相反,气温高时表现为向下传热,气温低时表现为由潜水向上传热。此外分析了土壤热量传输的影响因素,发现除了热传导之外,其他热量传输方式的影响不能忽略。为了进一步研究土壤在热传导、热弥散和热对流综合作用下的热量传输,本文使用美国地质调查局开发的水热耦合模拟软件VS2DH选取2013年8月21日至11月10日监测数据对土壤热量传输进行了模拟。该时段内模拟区的土壤主要以热传导和热弥散的方式释放热量,以热对流的方式吸收热量。在热传导、热弥散和热对流的综合作用下模拟区的土壤整体表现为释放热量,但在水位上升时有暂时的热量吸收。该模拟结果与8月21日至11月10日期间土壤实测温度表现出的储热变化基本相一致,验证了该结果的可靠性。