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水及溶质在有大孔隙的土壤中运移机制研究

本文通过室内外实验和数学模型对水及溶质在有大孔隙的土壤中运移机制进行了研究,主要内容如下:●详细评述了水及溶质在有大孔隙的土壤中运移的研究背景与目的意义、影响因素、实验研究、模型研究以及分形理论的应用。●对取自南京郊区耕地的原状土柱进行CT扫描实验,得到土柱各横断面的CT扫描图像,采用地理信息系统软件软件ARC/INFO和MapInfo处理图像,得到了大孔隙在土柱横断面和纵断面上的分布,采用配线法确定大孔隙的大小在土柱横断面的分布为对数Γ分布。●对取自山东聊城耕地的原状土柱进行CT扫描实验,指出南京土壤和聊城土壤由于形成机理和存在条件的不同,形成大孔隙的原因不同,大孔隙在土柱横断面和纵断面上的分布各不相同。●采用离心机法测定原状土和回填上的土壤水特性曲线,指出回填土由于破坏了土壤原有的大孔隙结构,土壤变得均质化,导致其土壤水分特征曲线与原状土不同。●通过对回填土和原状土中含水率实验结果进行比较分析,指出回填土和原状土含水率的变化  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

《河海大学学报(自然科学版)》2002年02期
河海大学学报(自然科学版)

水及溶质在有大孔隙的土壤中运移机制研究进展

土壤中的大孔隙由物理或生物过程形成 .物理过程包括 :由土壤的干湿作用造成的收缩和膨胀 ,土壤中可溶性物质的溶解 ,冻融的循环交替以及耕种等活动 .生物过程包括蚯蚓和啮齿动物活动和植物根系的生长 .大量的室内和田间实验表明 ,大孔隙流是土壤中的一种普通存在的现象 ,而不是一种例外 .大孔隙虽然只占整个土壤体积的小部分 (0 .1%~ 5 % ) ,但对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响[1,2 ] .当土壤中存在大孔隙时 ,进入土壤中的水及溶质就绕过土壤基质 ,经过大孔隙快速到达土壤深处或地下水中 ,对地下水造成污染 .1 水及溶质在有大孔隙的土壤中运移的实验研究总体上讲 ,有关水及溶质在有大孔隙的土壤中运移的实验共分为两类 :一类是确定土壤大孔隙大小分布的实验 ;另一类是含有大孔隙土壤的水流实验 .1.1 确定大孔隙大小分布的实验确定大孔隙大小分布 ,除了较早采用的水的吸附 解吸附、N的吸附和Hg的注入方法外 ,还包括以下 ...  (本文共8页) 阅读全文>>

《水文地质工程地质》2004年04期
水文地质工程地质

水及溶质在有大孔隙的土壤中运移的研究(Ⅱ):数值模拟

本文描述水及溶质在有大孔隙土壤中运移的确定性模型有:两域模型、多域模型、数值模型、两阶段模型、混合层模型和多尺度平均模型。与平均模型相比,两域模型在概念上简单易懂,在预测能力方面也大有改善,但由于两个域都需要许多参数来描述,而这些参数又难于测定,并且边界条件的处理也非常复杂,限制了该方法的应用;多域模型需要更多的参数,并且要掌握模型参数的物理性质和相关性,使模型变得异常复杂,这同样限制了该模型的应用;数值模型要求某个孔隙组中的流速是其相邻孔隙组中的流速的整数倍,这有很大的约束性,限制了孔隙组的最大数,因此得到的解是很粗糙的;两阶段模型中两个阶段的划分及临界入渗强度的确定任意性大,难以把握;混合层模型假定混合层中溶质均匀分布,而实际上只有围绕大孔隙很少的一部分溶质参与水流过程,假定大孔隙流层中只有大孔隙流存在而无基质流,也无大孔隙流与基质流之间的交换,这与实际情况不符;多尺度平均模型的使用限定为饱和稳定流条件下非活性溶质运移,并假...  (本文共6页) 阅读全文>>

《水文地质工程地质》2004年03期
水文地质工程地质

水及溶质在有大孔隙土壤中运移的研究(Ⅰ):田间实验

科学院知识创新项目K2CX2 404;河海大学科技创  大孔隙流是指土壤在整个入流边界上接受降雨和灌溉,水分和溶质绕过土壤基质,只通过土壤中存在的大孔隙的快速运移。大量实验表明,大孔隙流是土壤中一种普通存在的现象。土壤中的大孔隙由物理或生物过程形成,物理过程包括:由土壤的干湿作用造成的收缩和膨胀,土壤中可溶性物质的溶解,冻融的循环交替以及耕种等。生物过程包括蚯蚓和啮齿动物活动和植物根系的生长。大孔隙虽然只占整个土壤体积的小部分(0 1%~5%),但对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响[1~3]。本文采用田间物理模型实验揭示了大孔隙对水及溶质在土壤中运移的影响。1 田间实验1998年11月,在南京郊区农场选定面积为9m2的土地,平分为2块(图1),一块为原状土(非扰动土),土壤保持自然原状;另一块为回填土(扰动土),先将土壤挖至1m深左右,然后回填,回填采用田间实测容重分层称重控制法,将土样放入并夯实,为避免出现人为的土层界面,每...  (本文共5页) 阅读全文>>

西安理工大学
西安理工大学

非饱和土壤中大孔隙流及溶质优先迁移基本特性试验研究

优先流是近年来针对土壤水分运动所提出的新概念,它是一种较为常见的土壤水分运动形式,与土壤入渗、地表及地下水质密切相关,而大孔隙流是一种典型的优先流现象。由于土壤中大孔隙的普遍存在,使水分及溶质优先通过这些通道形成的大孔隙流对土壤内部水分和溶质的运移有十分显著的影响。本论文通过室内物理模拟试验及数学模型研究,从大孔隙的深度和有效面孔隙度两个方面研究了模拟大孔隙对水分及溶质在非饱和土壤中运移规律的影响作用。取得了如下主要成果:(1)提出了研究模拟大孔隙域的特征指标——大孔隙深度和有效面孔隙度的概念,试验结果表明所提指标是合理的。利用一定范围粒径的砂石在特制的试验仪器和模具中模拟制作了不同深度及不同有效面孔隙度的大孔隙域。(2)分析了水分在有同一模拟有效面孔隙度(Φ=1.8370%)、不同模拟深度大孔隙域非饱和土壤中的优先运移规律。得出试验条件下特征转折时间Tp、累积入渗量、特征湿润锋及瞬时入渗率等具有显著的优先迁移特征。给出了不同模...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

《云南农业科技》2017年05期
云南农业科技

土壤墒情评价指标研究初探

土壤墒情即土壤中的水分状况,是最重要和最常用的土壤信息,它是科学地控制调节土壤水分状况进行节水灌溉、实现科学用水和灌溉自动化的基础。快速、准确地测定农田土壤水分能够探明作物生长发育期内土壤水分盈亏,以便及时做出灌溉、施肥决策或排水举措。因此,在各种农业水土工程、农业试验、农业气象、灌溉管理、旱情监测中都离不开对土壤墒情的监测[1],所以土壤墒情监测指标评价技术研究对推动农业现代化进程具有重要意义。早期由于对土壤墒情理解的局限性,对土壤墒情信息的监测常常只监测土壤含水量,忽视了作物信息和其他重要信息的收集,导致众多的土壤墒情测报点灌溉试验站都基本是仅向有关部门提供实时监测降水量、土壤含水率等原始数据。近几年来,尚松浩等[2]根据土壤水分变化率与蓄水量成正比这一假设,得出土壤水分的指数消退关系。建立冬小麦生育期土壤墒情预报的经验递推模型,经过试验,模型预报效果较好;蒋洪庚等[3]应用经验公式法,选取平原水文模型,研究建立了区域土壤墒...  (本文共4页) 阅读全文>>

《农业机械学报》2014年03期
农业机械学报

近红外传感器测量不同种类土壤含水率的适应性研究

引言传统的土壤含水率测量方法依靠土壤电导率、介电常数、中子衰减和γ射线等,测量过程费力,对土壤有破坏性,并且测量结果反映的是某一体积内的平均土壤含水率,无法实现对土壤表面水分的测量。近红外反射法以其便携、快速、非接触、重复性强等优点,被广泛应用于土壤含水率的测量,同时,能够满足野外实时、快速测量的要求[1-3]。土壤是由矿物质、有机质、水和空气组成的多孔介质[4]。土壤的近红外光谱图(780~2 500 nm)表明,土壤中的水分对中心波长970、1 450和1 940 nm的光有强烈吸收,其中对波长1 940 nm的光吸收最强烈,由于土壤对近红外光的吸收来自于C—H、O—H和N—H键的振动,因此近红外反射法可以有效定量测量土壤中的碳、水分和氮[5-8]。土壤的反射强度是由土壤颗粒内部的散射和土壤中特定成分对近红外光的吸收决定的,大量学者研究了土壤水分对土壤表面近红外反射光强的影响,结果表明,随着土壤含水率的增加,土壤表面近红外反...  (本文共5页) 阅读全文>>