非饱和土壤水分函数解析与Richards方程入渗新解

从土壤微观统计学角度出发，用各向均一无结构土壤“切片”孔径级配函数构建的统计毛管束模型和土壤水分分布依赖的力学原理，论证了理查兹方程中导水率、基质势、扩散率等水分函数和入渗率随充水度，土壤基质而变的机理、规律以及两者之间的内在联系，给出了相应的计算公式和可操作的参数确定方法。把迄今水分函数研究的纯经验相关现状提高到理论分析水平，使建立理论公式成为现实。     

水稻水分生产函数时空变异规律研究

基于对水稻Jensen模型中敏感指数在全生育期变化规律的认识,以生长曲线函数建立了水稻敏感指数累积函数,分析了其特征,从而解决了不同长时段敏感指数转换计算问题。较全面地揭示了水稻水分生产函数及其敏感指数累积函数中主要参数随气象条件及土壤因子变化的规律。通过参照作物需水量及其频率以及不同地区土壤有效含水量为媒介,建立了对水分敏感指标在不同水文年份 (时间)和不同地区 (空间)进行预报的数学模型,据此提出了水稻水分生产函数在时、空两方面插补、延长、移用与扩展的理论与方法。借助于参照作物需水量等值线图及土壤分布图,探讨了绘制水分生产函数及其主要参数等值线图的原理和方法。     

北京城近郊区土壤对镉的吸附特征研究

在0．1～1200mg／L不同Cd^2＋浓度条件下，进行了五个地区土壤对重金属Cd^2＋的静态吸附实验。土壤分别采自于北京城近郊丰台区北天堂村、大兴区庑殿村、通州区永乐店镇、海淀区四季青乡和朝阳区来广营乡五个地区。实验结果表明：常温常压下，土壤对Cd^2＋的吸附量与加入到土壤中的Cd^2＋总量呈现出一定的正相关。四季青、永乐店的重粉质壤土、庑殿的中粉质壤土及北天堂的轻壤土对Cd^2＋的吸附量S与土壤溶液中的平衡浓度C都基本满足直线拟合。在相同外源Cd^2＋浓度下，土壤对Cd^2＋的吸附量为：庑殿的中粉质壤土〉四季青的重粉质壤土〉永乐店的重粉质壤土〉来广营的重粉质壤土〉北天堂的轻壤土。在所拟实验条件下，土壤对镉的吸附很大程度上受到土壤有机质含量、土壤的粘粒和粉粒所占比例的控制，而酸碱度pH和氧化还原电位Eh对类型不同的土壤的吸附影响效应不很明显。     

黄土非饱和渗流试验研究

黄土介质特有的垂直节理和大孔隙发育性质，使黄土和非饱和渗流过程具有与均匀土壤的非饱和水分运动不同的特征。通过黄土非饱和渗流试验研究，对黄土垂直节理，大孔隙的实地观察和用土壤水动力学理论分析，证明黄土介质中的垂直节理，大孔隙在不同不量下对水分入渗所起的作用，对干旱地区黄土，由于降水量小，土壤含水量少，垂直节理，大孔隙在水分渗过程中实际起长低渗透性的作用，即阻水作用。     

熵—研究矿体内部结构的重要工具

文中论述了用熵函数研究矿体内部结构的基本理论.并以某铁矿为例,用熵函数进行了多状态动态的矿体内部结构研究.给出了用熵函数研究矿体内部结构的计算机程序.     

冻土水盐时空变异性条件模拟的初步研究

本文用地质统计学的变差函数讨论了试验区冻融土中不同时期非饱和带土壤垂向水分和盐分的时空变异性;运用条件模拟理论(简称CS)用较少的采样点再现其水盐的波动过程,并同普通Kriging最优插值法进行了对比分析和评价;同时研究了影响条件模拟Monte-Carlo试验计算精度和效率的两个重要因素--随机数种子和随机数序列长度的取值规律,得到了比较平稳的取值范围.     

基于统计理论的产流模型

提出了一个基于统计理论的产流模型,该模型考虑了降雨、土壤下渗能力及土壤蓄水容量的空间变异性。假定每个时段的降雨量在空间上可以用概率密度函数或分布函数描述,根据实测降雨资料通过统计拟合优度途径估计各时段降雨的空间概率分布;采用抛物线型函数分别描述土壤下渗能力和土壤蓄水容量的空间分布。按照超渗产流机制计算地表产流量,通过降雨量和土壤下渗能力的联合分布推导得到地表径流量的统计分布,进而得到平均产流量的解析表达式。下渗水量补充土壤含水量,假定满足田间持水量后形成地下径流,其产流量根据下渗量和土壤蓄水容量的空间分配曲线进行计算。以半湿润的黄河支流伊河东湾流域为例,对模型进行了验证和应用,并与新安江模型的结果进行了对比。结果表明,模型对所研究的半湿润区的洪水模拟预报有较好的模拟效果。     

作物水分氮素生产函数模型的研究

在水分生产函数动态产量模型的基础上,考虑土壤氮素对作物生长的影响,建立了作物水分 氮素生产函数动态产量模型,根据作物生长过程中水分和氮素状态,可以对干物质生长过程进行跟踪和预测预报,利用北京永乐店试验资料进行模型参数的拟合,并应用该模型对不同生育阶段干物质产量进行预测,效果良好。     

地下水水位匀速升降条件下土壤水分运动和给水度的研究

本文着重对地下水位匀速升降条件下土壤水分的运动、给水度和自由孔隙率的问题进行研究。我们通过室内实验求得了许昌粉质砂壤土的水分特征曲线和水力传导度等各项参数并应用室内实验资料对取得的参数进行了验证。文中提出了解决水位均速升降时土壤水分运动问题的数值计算方法。应用这种方法对水     

稳定流场中饱和均质土壤盐分迁移的传递函数解

通过对淹灌条件下砂质壤土的盐水入渗试验,以传递函数模型作为数学模拟的工具,探讨了对流占优运移机制下土壤盐分的迁移特征,得到了盐分在45cm土层的迁移时间概率分布函数与迁移时间概率密度函数及土壤盐分平均孔隙流速和水动力弥散系数,进行了盐分出流过程的数学模拟,同时对描述稳定流场中土壤盐分对流迁移特征的有关参量进行了初步分析。     

利用测井曲线判别分析煤与炭质泥岩

为了准确划分煤与炭质泥岩,本文对陕北府谷石炭二叠纪煤田测井参数视电阻率和自然伽(?)用概率统计的方法,找出物性统计规律,建立函数判别式,根据费歇准则和克莱姆法则解方程,求得函数判别式 P=0.015ρ(?)-0.77γ,用视电阻率值和自然伽(?)值确定 P 值,进行判别分析煤与炭质泥岩。通过实地应用验证,这种方法效果显著,出错率低。文中最后讨论了测井曲线的应用范围和要求。     

江汉平原土壤饱和渗透系数变化规律及影响因素

目前对影响土壤饱和渗透系数规律的机理缺乏深刻认识.以不同沉积环境、不同岩性及不同土地利用方式的江汉平原汉江下游浅层土壤为对象,采用改进的TST-55型土壤渗透仪开展室内变水头达西实验.结果表明,研究区内土壤饱和渗透系数平均值为4.94×10-5cm/s,服从对数-正态分布;粉砂壤土冲积物和湖积物的饱和渗透系数平均值为3.53×10-5cm/s和1.98×10-5cm/s,粉砂质粘壤土中,两者分别为8.13×10-7cm/s和5.88×10-7cm/s,同一岩性冲积物的饱和渗透系数较湖积物大;冲积物中,砂壤土、粉砂壤土和粉砂质粘壤土饱和渗透系数平均值为1.98×10-5 cm/s、3.53×10-5 cm/s和8.13×10-7 cm/s,表现为砂壤土>粉砂壤土>粉砂质粘壤土;耕作土壤中,粉砂壤土、粉砂质粘壤土的饱和渗透系数平均值为3.75×10-5 cm/s和8.11×10-7cm/s,非耕作土壤中,两者分别为1.88×10-6cm/s、5.93×10-7cm/s,同一岩性耕作土壤饱和渗透系数较非耕作土壤大.      

沧州市土壤湿度变化特征分析

利用沧州市19处土壤墒情监测站的2003～2010年的监测资料,分析了沧州市土壤质地和水分物理常数分布特征,以及土壤相对湿度的时空分布特点及其受降水量、蒸发量的影响规律。结果表明:沧州市土壤质地多为壤土,有少数砂土和粘土,部分区域土层深度不同,土质不一样;土壤凋萎系数6%～7%之间;土壤田间持水率在26%～30%之间;土壤容重1.35～1.55 g/cm2之间;土壤相对温度随土层增大而增大;土壤相对温度汛初最小,汛末最大;降水量多,蒸发量小年份土壤相对湿度大,反之则相对湿度小。     

山东烟台地区苹果果园土壤中DDTs和HCHs残留分布特征与来源解析

为研究不同土壤类型中有机氯农药的残留特征、降解程度和来源途径,采集了山东烟台9个不同地质单元苹果园根系土壤和剖面土壤样品,用电子捕获检测器气相色谱法测定其中的滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)。结果表明,研究区所有类型根系土壤中DDTs和HCHs均未超出《土壤环境质量标准》的二级土壤限值(500 ng/g);土壤中DDTs的残留量及检出率均高于HCHs,DDTs检出率为100%,平均残留量为71.7ng/g,而HCHs的检出率为19.70%,平均残留量为7.9 ng/g;根系土壤中DDTs各异构体平均浓度依次为p,p’-DDT>p,p’-DDE>o,p’-DDT>p,p’-DDD,而HCHs大部分以α-HCH形式存在,部分以β-HCH、γ-HCH存在。不同类型土壤中有机氯农药残留分布特征明显不同:DDTs在棕壤土(臧家庄)中最高(145.5 ng/g),在中粗粒砂土(武宁)中最低(24.1 ng/g);而HCHs在细砂质壤土(蛇窝泊)中最高(27.9ng/g)。各剖面土壤DDTs均在<20 cm层位中残留最高。DDTs和HCHs来源解析表明:研究区土壤为好氧条件;麻砂棕壤(官道和桃村)、黏细壤土(牟平)、细砂质壤土(蛇窝泊)和棕壤土(臧家庄)近年来仍有新的DDTs输入;大部分根系土壤均未发现HCHs新来源,但麻砂棕壤(桃村)在HCHs禁用后可能仍存在林丹的使用。     

山东五莲县地质背景与浅层土壤地球化学特征

五莲县为山区县，主要发育棕壤土类和褐土土类，土壤中元素的含量受土壤母岩和母质的控制。笔者对土壤中元素的全量和有效态含量特征进行了分析，对土壤的营养水平进行了评价。研究区土壤中元素含量以高Fe、Mn、Cu．Zn，低Ca,S、B为特征，有益元素Se含量较高，土壤总体供肥能力较强，适宜特色农业和果品生产。     

不同土壤类型与含水率对水平埋管换热性能影响数值分析

为揭示地源热泵系统水平埋管换热器在不同土壤类型中的换热性能,基于土壤毛管水理论知识,结合数值模拟的研究手段,探讨了蓄能不同类型土体内(砂土、壤土、黏土)三相组成的差异对水平埋管换热器换热特性的影响规律。结果表明,在通入308.15 K制冷工况下,水平管在壤土中的出水温度降低至303.3 K,进出口水温差为4.9 K,埋管单位延米换热量37.1 W/m,水平管在壤土中的制冷换热效益显著;不同土壤(砂土、壤土、黏土)在经历相同制冷周期下,水平管的换热过程对壤土的温度场分布影响最小,管体在壤土中运行时热堆积风险系数最低。研究表明,水平管与土壤的换热性能同时受土壤比热容与土壤导热系数的影响,提高土壤导热系数比提高土壤比热容获得的效益更加显著。可以通过压实回填、减少土壤孔隙率、提高固相回填材料导热系数、加大布管深度以提高回填材料含水率等方法来强化埋管的换热性能。      

无时间差分变量的非饱和土渗透计算

在得出理查兹渗透方程近似精确解基础上，建立无时间差分变量的隐式差分计算格式。在该差分方程中，将渗透深度分为传导渗透与扩散渗透两部分深度。为了减少直接计算岩土含水量系数所产生的误差，将上述的两部分渗透深度函数表达式代入隐式差分格式，在节省大量计算时间的基础上，求得较为精确的计算结果。文中给出了该方法与普通隐式有限差分法对粘土、壤土渗透深度曲线计算结果的对比。     

非饱和水分运动参数空间变异与最优估值研究

以野外砂壤土30m×30m空间的实测土壤参数试验为基础,通过对实测数据的统计分析得到饱和水力传导度KS及容水度C遵从正态分布,而孔隙大小分布参数α遵从对数正态分布。应用变差函数对参数KS和α的空间结构进行分析得到两参数的空间结构可用球状变差函数模型进行描述。根据Kriging最优估值理论,分别对两参数空间的值进行了估计,结果表明本研究的野外实测试验点的数目减少26%即可满足精度要求,同时与克立格方法相比采用协克立格方法对参数lnα进行估计,其估计方差平均减少6.87%。     

膨胀岩土体湿度本构模型的探讨

水在膨胀性岩土中发挥着至关重要的作用,而膨胀岩土体中的水分分布随空间和时间而改变。文中引入折减吸力,通过分析提出膨胀屈服面的概念,并给出相应函数表达形式及硬化规律。从非饱和渗流出发,推导体积可变时的中力分布控制方程,并建立膨胀岩土体湿度应力场理论的耦合方程。     

确定田间土壤水力传导率的分形方法

采用了一种简便易行的分形方法来间接估计水力传导率函数,即根据土壤粒径分布曲线确定孔隙表面分形维数,将其作为分形水力传导率模型的参数来预测整个压力水头范围内的水力传导率.利用UNSODA数据库中217个样本的实测资料对模型进行检验,结果表明分形方法预测的水力传导率其精度明显高于根据水分特征曲线利用统计孔径分布模型的估计结果.