土壤优先流研究现状与发展趋势

优先流是近年来针对土壤水运动所提出的术语,是土壤中水运动机制研究由均匀走向非均匀领域的标志,是指在土壤各向异性的情况下,水分和溶质在多重因素的共同作用下,沿着特定的路径向下发生非稳定渗流的现象.优先流是造成降雨型滑坡、泥石流等地质灾害以及地下水质污染、农业土壤中养分流失等现象的主要诱因之一,所以深入开展优先流的研究显得尤为重要.本文从优先流的界定出发,主要介绍回顾了优先流数学模型的发展和研究优先流所采用的技术手段和方法,最后总结并探讨了优先流研究中存在的问题和发展趋势.     

基于CT扫描的斜坡非饱和带土体大孔隙定量化研究和三维重建

[目的]系统开展植被发育斜坡非饱和带土体中大孔隙定量化和三维重建技术研究,为水分沿大孔隙迅速运移研究提供可靠理论依据,对于降雨型滑坡研究具有基础性意义。[方法]采用CT技术对云南省昭通市盘河乡头寨滑坡滑源区左侧斜坡区两个尺寸为25cm×25cm×50cm的大尺度土柱进行扫描,得到一系列平面和纵向CT切片图像。图像处理并计算得到了土柱中大孔隙随深度的变化情况以及3种物质(砾石、土体基质和大孔隙)的CT值范围;借助VolView 3.4体可视化交互系统实现了三维大孔隙通道系统的重组,研究其在空间内的连通性、分支性和复杂性。[结果]包括根系通道、动物通道、干缩裂缝及团聚体间的结构性孔隙广泛发育于非饱和带土体中,且大孔隙分布异质性明显,波动变异较大,随着深度的增加大孔隙呈逐渐减小的趋势。三维重组清晰可见土柱内含有较多独立分布的大孔隙通道,它们具有较好的连通性。[结论]CT扫描技术作为非破坏性获得技术在斜坡非饱和土体大孔隙定量化和三维重建研究中应用是可行的。     

马卡山不同植被群落斜坡土体中根土环隙导流特性

根土环隙作为一种新型的特殊土壤大孔隙类型,在植被发育斜坡土体降雨入渗过程中发挥着重要作用。采集呈贡实验区高盖度不同植被群落斜坡土体,基于水分穿透法,获取大孔隙特征参数,结合套管数学模型,进行了土体中根土环隙的导流特性研究,结果表明:木本和草本植被群落土体根土环隙尺寸范围分别为0.62~1.02 mm、0.67~1.12 mm,且前者土体各层环隙尺度均小于后者。两种植被群落土体中根土环隙流道u/u_m的最大值均随深度增加而增大,但大小基本一致;深度范围内,土体各层u/u_m达到最大值时的r值提前,且木本土体各层相应r值均大于草本;根系及环隙尺寸的差异是形成其特征的主要原因。相同流道数量及雷诺数条件下,平均流速、最大流速及环隙导流贡献率均随深度增加而增大,流量则反之,且木本土体各层流速、流量及贡献率均大于草本。