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中国北方地区水资源短缺，冬春干旱少雨，土壤蒸发强烈。季节性冻融期土壤水分发生相变并与土壤温度强烈耦合，土壤蒸发规律复杂。探索研究地表调控措施下土壤蒸发规律对于缓解水资源短缺，寻求抑制土壤蒸发的可行措施均具有一定的理论意义。
本文以山西省水文水资源勘测局太谷均衡实验站为野外试验基地，于2016-2019年进行了连续3个冻融期裸地、地表覆砂粒径0.5-1.5mm和1.5-2.0mm以及2018-2019年冻融期3种夹砂层层位（5cm、10cm和15cm）、2种夹砂层粒径（0.5-1.5mm和2.0-2.5mm）组合下的剖面土壤水热变化特征和土壤蒸发监测，分析了不同砂层处理条件下的土壤蒸发规律，采用SHAW模型模拟研究了1987-2016年地表覆砂和剖面夹砂条件下的冻融期土壤蒸发量。主要研究成果如下：
（1）不同冻融阶段砂层覆盖对地表土壤温度的影响不同。不稳定冻结阶段和稳定冻结阶段，太阳辐射较弱，由于地表覆砂处理阻隔太阳辐射直接到达地表，所以覆砂处理地表土壤温度低于裸地处理；消融解冻阶段，覆砂处理地表土壤升温较快。
（2）冻融期地表覆砂对地表土壤储水效果明显。地表处储水效果最佳，随着土壤深度增加，储水效果逐渐减弱。覆砂处理对近地表的储水效果与砂层粒径有密切关系，砂层粒径较小的处理储水效果较好。
（3）冻融期覆砂处理土壤蒸发量受砂层粒径、剖面初始含水量及降水量影响。冻融期土壤剖面初始含水量较高，降水量较大，覆砂粒径较小，累积土壤蒸发量相对较大。不稳定冻结阶段，0.5-1.5mm和1.5-2.0mm砂层覆盖均可以有效减小土壤蒸发，而消融解冻阶段裸地处理地表土壤较干燥，砂层的存在反而增加了土壤蒸发。
（4）冻融期夹砂层处理能有效抑制土壤蒸发，且夹砂层距地表越近对蒸发的抑制效果越好。夹砂层层位对土壤蒸发的影响较大，夹砂层粒径对土壤蒸发的影响较小。与均质土柱相比，夹砂层粒径0.5-1.5mm、夹砂层层位5cm、10cm和15cm处理的累积土壤蒸发量分别减小了39.9%、20.5%和19.2%；夹砂层粒径2.0-2.5mm处理的分别减小了39.7%、19.4%和17.7%。
（5）基于SHAW模型的模拟结果表明：1987-2016年冻融期裸地土壤蒸发总量为926.35mm，长期地表覆砂处理对蒸发的抑制效果较好，覆砂厚度1cm和3cm处理可减小土壤蒸发5.17%和24.27%。长期夹砂层处理对土壤蒸发的抑制效果相对较差，夹砂层厚度1cm和3cm处理可减小土壤蒸发3.01%和3.14%，夹砂层厚度对土壤蒸发的影响较小。
本文以山西省水文水资源勘测局太谷均衡实验站为野外试验基地，于2016-2019年进行了连续3个冻融期裸地、地表覆砂粒径0.5-1.5mm和1.5-2.0mm以及2018-2019年冻融期3种夹砂层层位（5cm、10cm和15cm）、2种夹砂层粒径（0.5-1.5mm和2.0-2.5mm）组合下的剖面土壤水热变化特征和土壤蒸发监测，分析了不同砂层处理条件下的土壤蒸发规律，采用SHAW模型模拟研究了1987-2016年地表覆砂和剖面夹砂条件下的冻融期土壤蒸发量。主要研究成果如下：
（1）不同冻融阶段砂层覆盖对地表土壤温度的影响不同。不稳定冻结阶段和稳定冻结阶段，太阳辐射较弱，由于地表覆砂处理阻隔太阳辐射直接到达地表，所以覆砂处理地表土壤温度低于裸地处理；消融解冻阶段，覆砂处理地表土壤升温较快。
（2）冻融期地表覆砂对地表土壤储水效果明显。地表处储水效果最佳，随着土壤深度增加，储水效果逐渐减弱。覆砂处理对近地表的储水效果与砂层粒径有密切关系，砂层粒径较小的处理储水效果较好。
（3）冻融期覆砂处理土壤蒸发量受砂层粒径、剖面初始含水量及降水量影响。冻融期土壤剖面初始含水量较高，降水量较大，覆砂粒径较小，累积土壤蒸发量相对较大。不稳定冻结阶段，0.5-1.5mm和1.5-2.0mm砂层覆盖均可以有效减小土壤蒸发，而消融解冻阶段裸地处理地表土壤较干燥，砂层的存在反而增加了土壤蒸发。
（4）冻融期夹砂层处理能有效抑制土壤蒸发，且夹砂层距地表越近对蒸发的抑制效果越好。夹砂层层位对土壤蒸发的影响较大，夹砂层粒径对土壤蒸发的影响较小。与均质土柱相比，夹砂层粒径0.5-1.5mm、夹砂层层位5cm、10cm和15cm处理的累积土壤蒸发量分别减小了39.9%、20.5%和19.2%；夹砂层粒径2.0-2.5mm处理的分别减小了39.7%、19.4%和17.7%。
（5）基于SHAW模型的模拟结果表明：1987-2016年冻融期裸地土壤蒸发总量为926.35mm，长期地表覆砂处理对蒸发的抑制效果较好，覆砂厚度1cm和3cm处理可减小土壤蒸发5.17%和24.27%。长期夹砂层处理对土壤蒸发的抑制效果相对较差，夹砂层厚度1cm和3cm处理可减小土壤蒸发3.01%和3.14%，夹砂层厚度对土壤蒸发的影响较小。