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非饱和土壤介电特性测量理论与方法的研究

自20世纪90年代以来,随着旱作农业与节水灌溉应用研究热潮的兴起,含水土壤介电行为及测量方法的研究引起了人们的极大关注。土壤物理学的研究结果表明,含水土壤介电行为包含了反映土壤物理与化学性质的丰富信息。深入研究含水土壤介电行为及测量方法,可以直接为农田土壤含水率快速测量技术提供理论上的依据。本文将介质物理、无线电工程和光学测量的理论与实验方法相结合,对非饱和含水土壤介电常数测量方法做了系统的研究并得出了一系列重要的结论。概括起来本文的研究内容主要有以下四点:(1)对基于驻波比原理的土壤水分测量方法从理论与实验两方面进行了深入探讨。理论研究与实验均表明,基于驻波比(SWR)原理的土壤水分测量方法是一种颇有实用价值的测量方法,尤其是它的研制成本大大低于TDR仪器的研制成本,有利于今后在我国节水农业体系实施过程中广泛推广应用。本文在深入进行理论分析的基础上,研制了一种适于田间使用的土壤水分快速测试仪,其测量精度为±3%。虽然在测量精度  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>

《地下空间与工程学报》2017年S2期
地下空间与工程学报

基于非饱和流的地下水封洞库涌水量研究

0引言地下水封洞库作为原油和LPG储备的方式之一,具有安全、经济等特点,目前在中国已经进入实施阶段。地下水封油库的原理是利用洞室周边岩体裂隙水压力与洞库中的油压力之差封存洞库中的原油[1-2]。为了保证良好的水封效果,地下水封油库必须布置在某一稳定的地下水位线以下,以保证洞室边墙和底板裂隙岩体中的水压力始终大于洞库中相应位置处的储油压力,也就是在洞室周边要保证水往洞室流。同时,洞室中的涌水要通过竖井排出,否则水会占据洞室空间,减小洞库的有效容积。如果涌水量过大,不但需要人工补水,更需要不间断地排水,工程运营费用会大幅增加。因此,在保证水封的同时,涌水量也要控制在某个范围内,必须要对洞室的涌水量进行准确的计算。目前,国内外地下工程涌水量计算的研究成果多集中在隧道工程中,计算方法主要有两大类。一类是公式解析法[2-7],利用水力学、地下水动力学等方面的理论,通过数学演绎,推导出隧道涌水量与环境地下水位、围岩渗透性、地下水补给范围、补...  (本文共6页) 阅读全文>>

《人民黄河》2012年04期
人民黄河

基质吸力对非饱和黏土抗剪强度的影响

非饱和黏土在我国分布很广,在工程领域,尤其是水利水电工程、边坡工程等常因非饱和黏土抗剪强度变化而发生事故[1]。当黏土处于饱和、非饱和两种不同状态时,其工程性质不同[2],其本质区别在于基质吸力不同。基质吸力对土体抗剪强度的贡献是不容忽视的,如水位变化引起基质吸力减小而导致路堤及土坝破坏,长期降水使基质吸力丧失引起滑坡等,因此研究基质吸力对非饱和黏土抗剪强度的影响具有重要意义。1研究方法1.1土样试验用土取自武汉蔡甸区某酒店项目地块,为第四纪地层全新世冲积黏性土,呈褐黄色、褐红色,含灰白色高岭土团块及少量铁锰质氧化结核物。黏土的基本物理指标和颗粒组成见表1、表2。表1黏土的基本物理指标天然含水量/%(g天·然c密m-度3)/相积质对量体液限/%塑限/%20.6 2.02 2.71 38.2 16.7表2黏土的颗粒组成粒径/mm0.075 0.0.05007 5~0.0.01005 0~0.0.00051 0~0.005含量/%1...  (本文共3页) 阅读全文>>

《水科学进展》2002年01期
水科学进展

芯吸效应与非饱和土柱试验

污染物在非饱和介质中的运移是近年来土壤科学研究热点之一 ,因地表的污染物先通过非饱和带再进入含水层 ,若不清楚污染物在非饱和带的运移情况 ,则是不可能正确预测其在含水层中的运移。但相对含水层的研究 ,非饱和带技术较为滞后 ,这一方面是由于非饱和带技术研究的复杂性 ,另一方面是由于传统的水文地质及污染物运移的研究都集中在含水层 ,即与供水直接相关的地下介质场部分。随着 2 0世纪 80年代末国外出现日益增多的非饱和带污染事件 (特别是由于加油站油料泄漏引起的土壤污染 ) ,公众呼吁加强对非饱和带的研究 ,于是在国家与企业主的资助下 ,开展了一系列针对非饱和带污染的研究工作 ,但当时主要研究非饱和水的取样技术 ,目的是在现场判断污染的范围及预测今后可能的变化趋势[1~ 7] 。在此期间 ,一种新的非饱和带取样技术得到了发展 ,这就是利用芯吸效应直接在非饱和带获取非饱和污染水样的技术[1~ 7] 。1 芯吸效应与非饱和土柱试验1 1...  (本文共4页) 阅读全文>>

《水利学报》1960年80期
水利学报

非饱和土壤中氮素运移与转化试验及其数值模拟

非饱和土壤中氮素运移与转化试验及其数值模拟冯绍元,张瑜芳,沈荣开(北京农业工程大学)(武汉水利水电力大学)提要本文在室内试验的基础上,提出了考虑土壤吸附作用时非饱和土壤溶液中NH+4-N浓度的计算方法,并对氮肥(碳铵:NH4HCO3)在非饱和土壤中的运移与转化过程进行了数值模拟.关键词非饱和土壤,氮肥,数值模拟一、gi言月前,国内外学者对非饱和土壤中氮素转化的各种物理、化学和生物化学的作用机理进行了大量的理论与实验研究””’,并得到了许多有益的规律性的认识.但是,进一步定量地分析氮素在非饱和土壤中的运移与转化过程及其主要影响因素,在我国尚处于探索起步阶段.本文在室内实验的基础上,根据土壤水动力学原理,运用多孔介质中溶质运移理论,建立数学模型,对非饱和土壤中氮素运移与转化过程进行了数值模拟,并初步分析和探讨了非饱和土壤中NH;-N运移与转化过程的主要影响因素.二、试验装置及过程一维非饱和土壤中氮素运移与转化试验是在水平土柱中进行的...  (本文共8页) 阅读全文>>

《武汉水利电力学院学报》1988年01期
武汉水利电力学院学报

特征——有限单元法求解非饱和溶质运移问题

土壤盐碱化的产生或改良、地下水水质污染、污水的天然净化等都与土壤中的非饱和溶质运移有着极为密切的关系。因此,精确地计算或预测盐分及有害元素在土壤中的运移是十分必要的。求解这类问题的方法很多,但基本上都是离散方法和插值精度上作改进。由于对流—弥散方程所固有的双曲型性质,使常规的数值方法—有限单元法和有限差分法仍然难以避免地出现不同程度的数值弥散或数值波动问题。为了不致于产生较大误差,时间和空回步长必须舜到严格地胆制,不但计算效果较低,而且对于对流占优势的问题,常规的方法可能失败。因此,提高计算效率并保证计算精度,这是巫待解决的问题。近年来发展起来的特征值法与有限单元法相结合求解溶质运移问题十分有效〔““’。但是.迄今为止,这种方法仅对虚构的简单边界条件的常系数饱和对流·—弥散方程作了尝试,对于具体问题的应用以及非饱和溶质运移问题的求解都未曾作过。本文将把此方法推广应用于具体的非饱和溶质运移问题的求解,以期提高计算效率,克服数值困难...  (本文共10页) 阅读全文>>