土壤水分运动基本参数测定

为配合甘肃张掖冻胀试验场中渠道入渗及冻结时基土水分迁移机制研究工作,对该场四种典型土:粘土(张冻1)、亚粘土(张冻2)、亚砂土(张冻3)、极细砂(张冻4)的土壤水分运动基本参数进行了初步的实验室测定,包括土壤水分特征曲线S—θ、导水率(水力传导度)K(θ)及扩散率D(θ)。本文简述了试验方法,列出试验结果并进行了初步分析。     

非饱和土壤水分运动参数的测定

五十年代以来,应用能量观点研究非饱和土壤(包气带)水分运动,有了很大的发展。在应用这个理论对土壤水分运动进行定量分析时,求其基本方程的解或数值解,都离不开方程中出现的几个基本参数——导水率K(θ)(又叫水力传导度或非饱和土渗透系数)、扩散率D(θ)(又叫扩散度或扩散系数)和容水度C(θ)(又叫比水容量)。而且,对于某种密度的同一种土壤,它们都不是常数,是随土壤含水率θ(体积比)而变化的。另外,研究土壤水运动,对土壤水的相对能量值(土水势)的测定也是不可缺少的资料,     

包气带水分运移问题讲座(四) 蒸发条件下土壤水分运动(上)

一、蒸发条件下土壤水分运动的基本微分方程式及定解条件 (一)蒸发条件下土壤水分运动的基本微分方程式 在第二讲中我们已经介绍了无作物根系吸水情况下土壤水分运动基本微分方程式的各种形式。     

邯郸地区土壤水入渗规律实验及数值模拟方法研究

在对土壤入渗理论进行总结和分析的基础上,依据邯郸市平原区的水文水情的基本特点,选定2~3处地点进行实验,完成了静态数据的收集和动态数据的观测,确定了实验区土壤质地类型、土壤容重等物理特性,结合实验测定的饱和导水率K、土壤水分特征曲线θ（ h）推算非饱和导水率K（θ）、扩散率 D（θ）等土壤水分运动参数。运用上述数据对Van Genuchten模型加以改进,并运用改进后的模型对实验中的水分变化过程进行数值模拟。结合实测成果和数值模拟成果,对邯郸市平原区已选定实验点土壤水入渗规律进行分析。     

定水位均质土壤稳定蒸发的极限强度计算

非饱和土壤水分运动规律,一般采用简化的数学模型,在定水位条件下,稳定蒸发计算αψ/αt=0,将偏微分方程化为常微分方程求解。在积分中,导水系数κ(θ)及扩散系数     

基于Matlab方法确定VG模型参数

根据中国科学院栾城试验站大田土壤剖面所采土样实测土壤负压h和土壤含水率θ实验数据,采用van Genuchten模型来描述土壤水分特征曲线(h-θ曲线),VG模型中的参数利用Matlab非线性拟合函数来确定,通过对四参数模型和三参数模型的比较表明,四参数模型拟合的参数与三参数模型中的参数非常接近,但四参数模型能够更好地拟合实测数据,误差比三参数模型相对较小。且计算值与实测值的残差平方和范数小于0.07%,拟合较好。     

土壤水运动试验装置

t④=维土壤水分运动试验装置(正面)t⑤=维土壤水分运动试验装置(背面)一①同位素 测试架t ②传导度测定装置个_i、③i扩散度测定装置土壤水运动试验装置$武汉水电学院农水系农田水利实验室 @吴晓舟     

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     

非饱和土壤水分运动参数空间变异性研究进展与展望

非饱和土壤水分运动参数的空间特征是科学认识大尺度土壤水分动态变化的基础和先决条件。在参考国内外大量文献的基础上,对非饱和土壤水分运动参数的研究进展从模型研究到空间尺度研究进行了分析与评述,指出机理模型研究是未来土壤水分运动参数空间变异性研究的方向,而尺度研究目前研究的精度不够;在对土壤水分运动参数的空间变异性研究各类方法分析和归纳后,指出土壤水分运动参数变异性研究的方法包括直接测定方法和间接估计方法两种,并对各种方法的优缺点及适用条件进行了总结;最后指出土壤水分运动参数空间变异性研究存在的问题主要集中在土壤水分运动参数的空间变异性结果的标准化问题和不同尺度土壤水分运动参数的相互转化等问题。     

海河流域不同下垫面土壤水分动态模拟研究

针对海河流域不同的下垫面类型,选取密云(果园林地)、大兴(城郊农田)、馆陶(平原农田)3个观测站,建立垂直方向上以含水率θ为因变量、含根系吸水项的非饱和土壤水分运动数值计算模型。该模型以一维Richards方程为基础(以下简称RE模型),采用实测的降水和蒸散数据作为模型的上边界条件,运用全隐式有限差分法,分别对不同生长期内的土壤水分进行数值模拟,得到时间序列的土壤水分廓线,并分别采用成熟软件HYDRUS-1D的模拟结果和各观测站实测土壤水分对RE模型进行交叉验证和直接验证。结果表明RE模型能够很好地模拟海河流域不同下垫面土壤水分动态变化过程,3个站模拟结果与实测土壤水分数据的均方根误差(RMSE)分别为0.03127,0.0359和0.0409 cm3/cm3。与HYDRUS-1D软件模拟结果(其与观测值的RMSE分别为0.03759,0.0647和0.0467 cm3/cm3)相比,RE模型模拟的土壤水分具有更高的精度,也显示出RE模型的可靠性。探讨3个站土壤水分的时空变异规律及其影响因子并以大兴站为例,通过优化RE模型参数,探讨犁底层对土壤水分模拟结果的影响,进一步改善RE模型的模拟精度。     

砂性漏斗法测定土壤水分特征曲线

土壤水分运动参数是模拟水分和污染物在非饱和土壤中运移的关键参数.本文根据张力仪原理设计的砂性漏斗实验装置测定了中砂的土壤水分特征曲线,曲线呈很好的滞后性,实验结果采用Van公式进行拟合,结果表明实测曲线和拟合曲线吻合很好,所得出的土壤水分运动参数可为模拟水分和污染物在非饱和土壤中运移问题提供关键参数.     

非饱和土壤水分运动参数的确定——以河南驻马店亚粘土为例

土壤水分运动参数的选取和确定是研究包气带中水分贮存和运动的基础.本文以河南驻马店亚粘土为例,进行了非饱和土壤水分运动参数的测定.通过将实测数据与经验模型拟合,将实验结果、计算结果和拟合结果进行了对比分析,发现所用的经验模型与实际数据吻合较好.研究结果表明选用的经验模型是可靠的,从而确定了土壤水分运动最优参数.     

非饱和土壤特性参数获取方法

土壤水分特征曲线和非饱和导水率是研究包气带中水分贮存和运动的基本内容，也是确定放射性核素在饱气带中迁移规律的重要参数，本文介绍了在ＣＩＲＰ某野外试验场从地表到潜水位２８ｍ范围内４６个土样的土壤水分特征曲线的测量方法和其它土壤特性参数获取方法。     

基于分形理论研究土壤结构及其水分特征关系

为定量获得土壤结构对其水力性质的指示作用,室内实验选用华北平原子牙河流域原状土样为研究对象,用张力计法和激光粒度分析仪分别测定土壤水分特征曲线和样品粒度分布,基于分形理论计算土壤粒度分布的分形维数,采用实验测定与模型验证相结合的方法对水分特征曲线进行分析.结果表明,土壤颗粒粒度分布在[10 μm,50 μm]区间内的分段分维值是表征土壤粒度累积分布显著上升段特征的关键参数,与0~80 kPa吸力范围内的土壤水分特征曲线幂函数模型拟合参数(a、b)有极显著相关关系.研究区内土壤水分特征曲线以分形形式表达的幂函数模型为:θ=100.78×(3-D)S(D-3)/3,利用土壤结构分形特征能够有效指示其水力性质.      

NH_4~+型斜发沸石对Zn~(2+)和Ag~+两种抗菌离子的离子交换热力学研究

通过液相离子交换试验研究了Zn2+和Ag+两种抗菌金属离子与NH4+型斜发沸石离子交换的热力学特征,绘制了Zn2+和Ag+的离子交换等温线,计算了不同条件下达到离子交换平衡时,NH4+型斜发沸石对Zn2+和Ag+的选择性校正系数Kc和交换平衡常数Ka,得出了ln Ka值与1/T之间的线性关系,导出了反应标准摩尔焓变(ΔrHθm)、反应标准摩尔Gibbs自由能变(ΔrGθm)和反应标准摩尔熵变(ΔrSθm)。结果表明:达到离子交换平衡时,NH4+型斜发沸石对Zn2+和Ag+的最大交换度分别为0.668和0.856,ΔrHθm分别为7.165 k J/mol和5.276 k J/mol,ΔrGθm0,ΔrSθm0,即该过程是吸热和熵增加反应,并且该反应在20℃能自动发生,升高温度有利于NH4+型斜发沸石交换Zn2+和Ag+;在相同条件下,NH4+型斜发沸石对Ag+的离子交换能力大于Zn2+。     

地下水浅埋区土壤水分运动参数田间测定方法探讨

研究ＧＳＰＡＣ系统的水分运移机理和建立统一的水系统模型需要确定土壤水分运动参数,本文根据田间土壤排水试验的观测数据,初步探讨了地下水浅埋区土壤水分运动参数的确定方法。该方法将多维问题最优化技术与土壤水运动方程数值求解技术相结合,寻求田间条件下最优的土壤水分运动参数,克服了室内试验方法的不足。田间土壤排水试验无须特殊的试验设备和试验条件,具有较强的可操作性。     

土壤水分与溶质运移机制的分形理论研究进展

土壤中水分和溶质运移一直是土壤-水环境系统中的研究热点,也是目前仍未得到很好解决的问题.将分形理论应用于土壤水分溶质运移机制的研究,探讨其领域中的众多复杂问题,是一种全新的思路和方法.在对土壤结构定量化的分形表征进行简要阐述的基础上,重点介绍了分形理论在水分特征曲线和水力传导度等土壤水分运动基本参数的分形模型、土壤水分运移过程模拟、土壤溶质运移的非费克现象、弥散度的尺度效应以及溶质运移机制研究方面所取得的一系列成果,并就分形理论今后在土壤水分、溶质运移研究中的应用作了展望.     

黄土高原区域尺度土壤水分空间变异性

土壤水分是黄土高原植物生长发育和生态环境重建的主要限制因子。为揭示黄土高原区域尺度深层土壤水分的空间变异性,在黄土高原共布点234个,采集深剖面土壤水分样品12198个。采用经典统计和地统计学相结合的方法系统分析了土壤水分的分布规律、变异特征及影响因素。结果表明:①黄土高原地区土壤水分在水平方向上表现出由东南向西北递减,在垂直方向上(0~500cm)表现出先减小后增加的分布特征;②土地利用对区域尺度土壤水分的数量及垂直分布规律具有显著影响;③土壤水分在不同土层深度(0~500cm)的变异系数、空间异质比等参数的垂直分布均呈先减小后增加趋势,这些参数在表达土壤水分变异的效果上具有一致性。相关结果对黄土高原区域尺度水土过程调控、生态水文过程研究具有一定参考价值。     

利用Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线

利用Van Genuchten模型对用砂性漏斗测量中砂的吸湿过程和脱湿过程土壤水分特征曲线进行拟合,结果表明实测曲线和拟合曲线吻合很好,并得出Van Genuchten模型中的残余含水量、特性参数α和n,模拟计算表明,中砂有αw=1.69αd的关系,为研究水分和污染物在非饱和土壤中运移问题提供土壤水分运动键参数.     

温度对土壤水分运动基本参数的影响

为探讨土壤温度变化对土壤中水分运动过程和运动参数影响机理,在室内实验的基础上结合理论探讨,对不同温度条件下实验土壤的水分特征曲线、导水率、扩散率和比水容量等土壤水分运动基本参数的温度效应进行了研究分析.结果表明:土壤温度对土壤水分性质及土壤结构性质影响显著,二者共同作用使得土壤水分运动过程发生改变,且其影响效应可通过土...