冻融条件下重塑黄土渗透规律试验分析

【目的】研究冻融作用对重塑黄土渗透特性的影响,为季节冻土区黄土边坡、道路及堤坝等工程的设计和施工提供参考。【方法】以Q3黄土为研究对象,在封闭系统下进行快速冻融循环试验,每个循环为-20℃冻结12h,20℃融化12h,冻融循环次数分别为0,2,4,5,10,14,17和20。将干密度为1.7g/cm~3、含水率为18.0%的重塑黄土样制成长×宽×高为1cm×1cm×2cm的长条形样品,然后置于高低温试验箱进行冻融循环处理;将冻融后的样品风干后进行扫描电镜观察,并定量分析重塑黄土的骨架颗粒形态、连接方式、孔隙形态及孔隙面积比等微观结构特征。同时制作含水率分别为15.0%,18.0%,21.0%,28.0%及饱和含水率的土样,分5层压制成干密度分别为1.4,1.5,1.6和1.7g/cm~3的黄土三轴样,然后置于高低温试验箱进行冻融循环试验;最后在围压分别为100,200,300和400kPa条件下进行三轴黄土渗透试验,分析围压、含水率、干密度和冻融循环次数对黄土渗透特性的影响。【结果】冻融作用对土体表面结构破坏严重,有横向和纵向裂缝。冻融过程中,重塑黄土土体微观结构发生了明显变化,集团粒数量明显减少,土粒胶结性变差;随着冻融循环次数的增加,土样的孔隙面积比呈指数增大趋势,冻融循环20次后孔隙面积比由0.76增加到0.79。渗透系数随围压的增大表现出指数衰减特征,且围压为400kPa时渗透系数差异较小;随着干密度和初始含水率的增加,渗透系数表现出抛物线变化特征,且干密度和含水率分别为1.6g/cm~3和21.0%左右时,渗透系数较大;渗透系数随冻融循环次数增加表现出指数增大特征,冻融循环20次后渗透系数增加1~2个量级。【结论】经历冻融循环后,重塑黄土土体的结构强度遭受一定程度破坏,渗透性增强,冻融循环20次后黄土土体渗透特性趋于稳定;冻融过程中产生的裂缝是诱发黄土土体渗透性增强的主要原因;冻融过程中重塑黄土渗透特性与土的初始状态、冻融循环次数及围压密切相关。     

灌区渠道渗漏量的室内外渗透试验研究

以沈阳市毓宝台灌区为例,对原状土样采用2种试验方法,一种在现场采用双环入渗试验法,另一种在室内依据＜土工试验规程＞采用变水头渗透试验法,实测得出灌区的渗透系数,计算得出渠道的渗漏量.采用SAS 6.12程序的T-TEST模块分析试验结果,对2种试验方法作出比较.     

非饱和黄土的结构变化特性

以陕西杨凌原状黄土和人工结构性黄土为研究对象,通过非饱和黄土的压缩试验获取的基本资料,求取非饱和黄土在不同结构状态下的综合结构势参数,研究了黄土在压缩试验状态下的结构变化特性。结果表明,对于原状结构黄土,含水率对结构性参数影响明显,含水率愈低同一压力下对应的结构性参数愈大,尤其在低含水率区域,含水率变化强烈影响黄土的结构性;对于人工结构性黄土,黄土的结构性受密度、含水率和水泥含量的耦合因素影响,总体表现为干密度愈低、含水率愈小、水泥含量愈高,黄土的结构性愈强。     

关于钠基GCL渗透系数与水头和水温之间变化关系的研究

通过渗透试验研究验证了膨润土防水毯(GCL)在水头和水温双重影响因素变化的共同作用下,其渗透系数随着影响因子的增大而减小。对渗透系数的变化情况分别做了定性分析和定量分析,初步假定了3种关于水头、水温2影响因子和因变量渗透系数之间的数学关系模型,利用SPSS对模型进行非线性回归分析,通过比较分析得到了能够更加准确的表达渗透系数变化情况的包含水温和水头2个影响因子在内的由2个幂函数分项组成的多项式模型。     

非饱和黄土最大动弹性模量试验研究

在山西太原黄土动力试验的基础上,对非饱和黄土的最大动弹性模量进行了分析。结果表明,非饱和黄土的最大动弹性模量随周围压力的增大而增大,在相同的周围压力下,含水率越低对应的最大动弹性模量越大,在相同的含水率条件下,周围压力越大对应的最大动弹性模量也越大;含水率≥10%时,非饱和黄土最大动弹性模量关于周围压力随含水率的归一化效果较明显,而低含水率（5%）条件下归一化效果不明显。     

掺黄土粉煤灰的渗透特性

【目的】探求黄土掺量对粉煤灰最大干密度和渗透特性的影响。【方法】分别向粉煤灰中掺加质量分数为0%,10%,20%,30%,40%和50%的黄土,进行击实试验及不同压实度(98%,93%,85%)下的渗透试验,研究掺土量对粉煤灰最大干密度和渗透特性的影响。【结果】掺土粉煤灰最大干密度是所掺黄土最大干密度和粉煤灰最大干密度的线性组合,当掺黄土量为50%时,粉煤灰的最大干密度较纯粉煤灰提高45%;随着掺土比例和压实度的增大,粉煤灰的渗透系数明显减小,其中压实度为98%和85%时,50%的掺土量可将粉煤灰的渗透系数减小到原来的23.8%;压实度为93%时,50%掺土量可将粉煤灰渗透系数减小到原来的14.5%。【结论】掺土粉煤灰的最大干密度增加,渗透性减弱。     

地埋微润管入渗试验研究

[目的]探明微润管地埋条件下的水分入渗和分布规律,为微润灌溉的工程设计和技术应用提供依据.[方法]设置3m、2m两种压力水头,在室内土槽中进行微润灌入渗试验,观测湿润锋随时间的运移规律及横断面的土壤含水量分布状况.[结果]形成以微润管为中心的圆形湿润体,湿润锋运移距离、推进速度与入渗时间存在良好的幂函数关系;土壤含水率以微润管为中心对称分布,离微润管距离越远含水率越低.[结论]微润管地埋出流条件下的湿润锋运移受重力作用影响较小,湿润锋和土壤含水量以微润管为圆心对称分布.     

盐溶液对土壤入渗特性的影响(英文)

[目的]分析盐溶液对土壤入渗特性的影响,为进一步研究供水水质对土壤入渗特性影响及机理提供参考。[方法]以NaCl、CaCl2溶液为主要试验材料,利用室内一维垂直土柱积水入渗试验,研究不同种类、不同浓度的盐溶液对土壤入渗能力的影响。[结果]溶液浓度对水分入渗性能有一定影响,2种溶液入渗率、累积入渗量及湿润锋推进距离的变化表现为50mg/L>100mg/L>10mg/L;溶液浓度相同情况下,不同溶液对水分入渗的影响表现为:NaCl溶液对土壤入渗特性的影响比CaCl2溶液显著,相同时间内,NaCl溶液的累积入渗量和湿润锋推进距离均大于CaCl2溶液;CaCl2溶液相较于NaCl溶液,入渗相同水量所需要的时间长,入渗率较小。入渗率、累积入渗量和湿润锋动态变化符合Philip入渗模型。[结论]该研究仅对室内土柱盐溶液入渗情况进行了分析探讨,涉及浓度较低、范围较小,虽在一定程度上为研究供水水质对土壤入渗特性影响及机理提供了参考,但仍需进行更大空间和更大浓度范围的试验研究和探讨工作。     

盐溶液对土壤入渗特性的影响

[目的]分析盐溶液对土壤入渗特性的影响,为进一步研究供水水质对土壤入渗特性影响及机理提供参考。[方法]以NaCl、CaCl2溶液为主要试验材料,利用室内一维垂直土柱积水入渗试验,研究不同种类、不同浓度的盐溶液对土壤入渗能力的影响。[结果]溶液浓度对水分入渗性能有一定影响,2种溶液入渗率、累积入渗量及湿润锋推进距离的变化表现为50 mg/L>100 mg/L>10 mg/L;溶液浓度相同情况下,不同溶液对水分入渗的影响表现为:NaCl溶液对土壤入渗特性的影响比CaCl2溶液显著,相同时间内,NaCl溶液的累积入渗量和湿润锋推进距离均大于CaCl2溶液;CaCl2溶液相较于NaCl溶液,入渗相同水量所需要的时间长,入渗率较小。入渗率、累积入渗量和湿润锋动态变化符合Philip入渗模型。[结论]该研究仅对室内土柱盐溶液入渗情况进行了分析探讨,涉及浓度较低、范围较小,虽在一定程度上为研究供水水质对土壤入渗特性影响及机理提供了参考,但仍需进行更大空间和更大浓度范围的试验研究和探讨工作。     

变水头边界条件下土壤水分运动数值模拟

本研究提出了一种变水头条件下一维土壤水分运动数值模拟的边界处理方法，采用隐式差分法对基本方程进行差分离散，用迭代法求解非线性方程。在结合室内实验验证模型可用的基础上，分析了变水头条件下不同土壤初始含水率、不同初始水头高度下土壤水分的运动规律。结果表明，土壤初始含水率和初始水头对水分运动都有较大影响，作者提出的变水头边界处理方法可用于水分入渗历时和湿润锋的预测。     

白龙江上游不同演替阶段森林土壤入渗和持水特征

土壤入渗和持水性能对森林生态水文有着重要影响。为了解白龙江上游不同演替阶段森林土壤入渗特征和持水性能,在室内采用双环刀法对该地区土壤进行研究,测量土壤容重、孔隙度、持水量、渗透速率、根系含量等指标。结果表明:1)不同演替阶段森林土壤的容重、持水量、孔隙度的变化比较明显,并随着土层深度的增加土壤容重与持水量、孔隙度呈反比关系;2)土壤入渗速率在不同土层上各有差异,但总体有初渗速率＞平均渗透速率＞稳定入渗速率的趋势。在0~10 cm土层灌丛的渗透性能好,10~40 cm红桦林渗透性能优于其他林分;3)Kostiakov模型对不同植被类型不同土层的土壤入渗拟合的精度相对较高,尤其是对灌丛的拟合,是描述本研究区灌丛地土壤入渗特征最好的模型;4)植物粗根与土壤入渗呈负相关关系,与毛管持水量呈正相关关系,细根和中根与土壤入渗呈正相关关系,中根与毛管持水量呈负相关关系。     

灌溉条件下黄土层的水盐效应研究

通过灌溉试验配合施尿素,钻探采取土样并对岩土浸提液电导率进行测定,研究了灌溉和施肥条件下非饱和黄土层的水流入渗规律和盐分变化特征。结果表明,黄土层中非饱和水入渗具有明显的含水量峰值带,其运移速度在0～6m的埋深带约为15～17cm/d,同时存在快速的超渗导管流;含盐量为615.82和815.07mg/L的灌溉水配合施尿素454.6和378.8kg/hm2的宽畦漫灌,可使上部6m黄土层电导率显著增加,最大点电导率增幅在黄土原区为2.12倍,在阶地区达4倍以上,表明灌溉水中的盐分、化肥的离解和灌溉入渗水流对黄土层的溶滤与淋洗作用,会显著影响黄土超根层盐分分布、运移和氮沉降。     

黄土地区水土保持林地土壤入渗规律的研究

运用土壤物理学和土壤水动力学的理论和方法对晋西黄土地区水土保持林地土壤入渗进行了分析和计算，用Ｐｈｉｌｉｐ半解析迭代、递推的方法，求出了不同林地的Ｚ（θ，ｔ）函数和入渗方程。通过对理论公式计算值和实测值的比较，发现二者吻合甚好，证明所求的非饱和土壤水分运动方程的Ｐｈｉｌｉｐ解反映了研究地区土壤入渗的基本规律。同时计算结果表明，对于该研究地区的各种地类Ｐｈｉｉｉｐ入渗方程级数解，只取前三项即可满足精度要求。     

吉林省珍稀濒危树种的资源现状及治理对策

就吉林省珍稀濒危树种资源现状及危机成因进行了分析，并提出了相应的治理对策。     

晋西黄土区不同植被格局坡面产流产沙特征

  目的   研究不同植被格局对坡面产流产沙特征的影响,为黄土高原水资源匮乏地区坡面水土保持植被格局的优化配置提供依据。   方法   采用野外模拟降雨试验,测定5种植被格局（2种块状镶嵌格局、横条带状格局、顺坡带状格局和裸地格局）的产流产沙特征及土壤入渗特征,探讨坡面不同植被格局和破碎度对产流、产沙、入渗的影响。   结果   （1）植被具有良好的蓄水减沙效益,植被的减沙效益为47.44% ~ 91.67%,蓄水效益为25.67% ~ 62.94%,植被的减沙能力强于蓄水能力。（2）植被格局对坡面的产流产沙量均有显著性影响（P < 0.05）,试验所设置的几种格局的蓄水减沙效益依次为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局。块状镶嵌格局水土保持效果最佳。（3）不同植被格局的产流过程均呈现“快速上升—相对稳定”的趋势,植被格局有助于延迟坡面径流峰值的出现时间。（4）植被斑块的破碎化指数与侵蚀产沙呈反比,植被斑块破碎化程度越高,侵蚀产沙量越低,蓄水减沙效益越好。（5）不同植被格局的入渗系数为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局 > 裸地,Horton模型对不同植被格局土壤入渗的拟合效果较好。   结论   通过以上研究发现,块状镶嵌格局的蓄水减沙效益明显优于裸地和顺坡带状格局,因此在水资源有限的黄土区,可以采取植被与裸地交替分布的方式种植植被,以达到蓄水、减沙效益最大化。      

晋西黄土残塬沟壑区刺槐林土壤入渗特征及影响因素分析

  目的  研究晋西黄土残塬沟壑区刺槐林在不同林龄和密度条件下土壤入渗特征及其影响因素,为林分结构精准提升提供功能导向的调控依据。  方法  在野外采用双环法测定不同林龄（15、25和35年）以及不同密度（800、1 200、1 600、1 800和2 200株/hm2）刺槐林的土壤入渗过程,并测定了土壤理化性质,分析了土壤孔隙度、土壤密度、有机质含量等土壤理化性质与土壤渗透速率的相关性。  结果  （1）在一定程度上,稳渗速率在同一密度条件下随林龄的增大而增大;在同一林龄条件下,随着密度的增大而增大;初始入渗速率和平均入渗速率随林龄增大而增大;（2）对不同林龄及不同密度刺槐林的土壤入渗过程模拟发现常用的4种模型（Horton模型、Kostiakov模型、Philip模型和通用经验模型）对该研究区刺槐人工林的模拟效果均较好,其中通用经验模型的平均回归系数（0.977） > Horton模型的平均回归系数（0.958） > Kostiakov模型的回归系数（0.953） > Philip模型的回归系数（0.945）,即认为通用经验模型拟合效果更好;（3）通过主成分和相关性分析可知,土壤入渗性能与土壤密度、有机质含量和水稳性团聚体呈极显著相关性;土壤初始含水量是影响初始入渗速率的主要因子;1 ~ 2 mm水稳性团聚体、土壤密度和毛管孔隙度是影响稳渗速率的主要因子;影响平均入渗速率主要因子是土壤初始含水量和0.5 ~ 1 mm水稳性团聚体。  结论  在一定林分密度范围内（800 ~ 2 200株/hm2）,随着刺槐林林龄和林分密度的增加土壤结构不断改善,土壤入渗性能逐渐提升,且在相同林分密度条件下35年刺槐人工林土壤入渗性能更好。      

给水厂污泥用做地下渗滤系统基质可行性的初步研究

为了探索给水厂污泥用作地下渗滤系统的可行性,以普通土为对照,对给水厂污泥和作为添加物的炉渣以及两者混合物的的粒径、渗透系数、氮磷吸附能力进行研究。结果表明,在试验条件下,给水厂污泥渗透系数为0.22cm/h,满足地下渗滤系统对基质渗透性能的要求,给水厂污泥的粒径大于普通土,但是渗透性能却低于普通土,添加炉渣可以提高其渗透能力,并且炉渣添加量越大,渗透性能越好。磷吸附和氨氮吸附试验的结果表明,给水厂污泥的磷和氨氮吸附性能分别是普通对照土样的65和3倍,添加炉渣会降低其对磷和氨氮的吸附能力,添加量越大,磷和氨氮的吸附能力越弱,所有受试样品对磷和氨氮的吸附符合Langmuir等温吸附方程。单独采用给水厂污泥或者添加适量炉渣的给水厂污泥能够作为地下渗滤系统的基质。     

不同类型植被恢复土壤入渗性研究

[目的]探讨土壤—植被系统涵养水源的能力。[方法]在退耕地上定位安装渗透筒,测定不同植被恢复后土壤入渗性能。[结果]不同植被恢复类型土壤入渗性能存在显著差异,以苦竹+牛鞭草植被类型土壤初渗率和稳渗率最高,相比农耕地已初显植被恢复重建生态的功效;而桦木+牛鞭草、杂交竹+牛鞭草植被恢复类型土壤入渗率与农耕地无显著差异,短期内这2种植被恢复对土壤结构的改良效益尚不明显。[结论]退耕还林对土壤结构系统的改良与植被类型的不同有较大关系,也将会是一个较长时间的过程,同时还需加强土壤—植被生态系统的管理才能实现。     

新生水土流失对汶川震区土壤水分入渗的影响

【目的】研究新生水土流失对汶川震区土壤水分入渗的影响。【方法】采用环刀法,分层次取样,研究草坡河小流域4种震后不同恢复类型样地的新生水土流失对土壤入渗的影响。【结果】在新生水土流失的作用下,地表裸露样地、自然恢复样地和人工种植样地的土壤容重、土壤孔隙和持水能力较对照样地（完全未遭地震破坏）差。土壤初渗率、稳渗率、平均入渗速率和75 min渗透总量在4种处理样地均表现为对照样地＞人工种植样地＞自然恢复样地＞地表裸露样地。土壤入渗性能与非毛管孔隙度、总孔隙度呈极显著或显著正相关,与土壤容重极显著或显著负相关,与毛管孔隙度的关系不显著。运用综合判断值（F）评价震后不同恢复类型样地的土壤入渗性能优劣,表现为对照样地（1.2569）＞人工种植样地（-0.2252）＞自然恢复样地（-0.4578）＞地表裸露样地（-0.5738）;回归分析表明：通用经验模型和Horton模型的拟合效果较好,比较适合于地震区域土壤入渗特征的模型,Kostiakov模型次之,Philip模型最差。【结论】新生水土流失对土壤水分入渗存在影响,汶川震区对照样地的土壤容重1 g•cm-3左右,土壤总孔隙度50%左右,非毛管孔隙度20%-40%,土壤入渗性能最好。通过自然恢复和人工种植植被等措施可以调控土壤容重和土壤孔隙状况,增强土壤的持水能力,提高土壤水分入渗性能,从而有效地减少地表径流和防止水土流失。     

黄土丘陵区林草恢复进程中土壤入渗特征研究

植被恢复可以改善土壤的入渗能力,植被恢复方式不同及恢复进程中其土壤性质的改善对土壤水文特征的影响程度也将影响到植被恢复的格局。为确定林地、草地植被恢复年限对土壤水分入渗特征的影响,以黄土丘陵区西部官山林场退耕后栽植的刺槐林地、撂荒草地为对象,选取退耕年限为9年、15年、25年的林地、草地。于2014年5月对各样地的原状土土柱进行定水头入渗,比较不同退耕年限林地、草地的入渗性能和湿润锋穿透60 cm土柱的时间,并分析影响入渗特性的因素。结果表明:退耕年限为25年林地的土壤稳定入渗率、平均入渗率、前120 min累积入渗量、湿润锋到达60 cm土柱的时间分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,23.00 min;退耕年限为15年林地分别为1.38,1.90 mm/min,288.88 mm,35.33 min;退耕年限为9年林地分别为0.35,1.03 mm/min,194.50 mm,40.00 min;退耕年限为25年草地分别为3.17,3.17 mm/min,386.43 mm,24.00 min;退耕年限为15年草地分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,34.33 min;退耕年限为9年草地分别为1.86,2.60 mm/min,387.82 mm,38.33 min。6种样地的土壤入渗过程均能用通用模型进行高精度拟合。各样地土壤入渗速率与土壤有机质、>0.25 mm水稳性团聚体含量呈正相关关系,与土壤密度呈负相关关系。土壤入渗能力随退耕年限增加而增强,退耕还草比退耕还林更有利于土壤入渗能力增强。因此建议在水资源有限的黄土区以退耕还草为主以促进更多的降雨就地入渗。