考虑应力场作用的土坝渗透系数反

由于土的渗流特性和土的非线性特性,土石坝在长期运行过程中,坝体结构形态不断进行调整。研究了渗流场与应变场的耦合效应,通过公式推导得到应变场和渗流场耦合的关系式,可以避开对量级较小的渗透系数的求解,提高反算速度和精度。正算采用基于耦合的渗流场计算的有限单元法,反算用遗传算法,探讨了基于耦合的渗透系数的反分析问题,然后导出这一问题的有限元计算公式及相应程序。并针对一实际粘土心墙坝进行了基于非线性耦合分析模型的渗透系数的反分析。分析结果表明,基于耦合的反算结果是合理有效的。     

考虑应力场作用的土坝渗透系数反演方法研究

由于土的渗流特性和土的非线性特性,土石坝在长期运行过程中,坝体结构形态不断进行调整.研究了渗流场与应变场的耦合效应,通过公式推导得到应变场和渗流场耦合的关系式,可以避开对量级较小的渗透系数的求解,提高反算速度和精度.正算采用基于耦合的渗流场计算的有限单元法,反算用遗传算法,探讨了基于耦合的渗透系数的反分析问题,然后导出这一问题的有限元计算公式及相应程序.并针对一实际黏土心墙坝进行了基于非线性耦合分析模型的渗透系数的反分析.分析结果表明,基于耦合的反算结果是合理有效的.     

阿克苏河流域渗透系数空间变异性分析

为合理评价阿克苏河流域地下水资源,通过野外试验及收集前人研究成果运用传统统计学和地统计学相结合的方法对阿克苏河流域渗透系数进行空间变异性及结构分析。结果表明:阿克苏河流域渗透系数变化潜水比承压水大;潜水含水层渗透系数受外界条件等随机性因素影响较大,承压水受含水层位置、地层岩性等结构性因素影响较大,最优变异函数拟合模型分别为高斯和指数模型;渗透系数南北向变异程度大于东西向,主变异方向为沿着阿克苏河流向;运用克里金插值得出渗透系数总体表现为由北向南逐渐减小,靠近河流处大于远离河流处,并给出潜水和承压水的参数分区及取值范围。该结论为阿克苏地区后期进行地下水资源评价和数值模拟提供了合理可靠的参数选取依据,并对其他地区的渗透系数研究具有借鉴意义。     

基于无线传感网的土体渗透系数测定方法研究与实现

为实现远程准确测定土体渗透系数,研制出测定可变土体试样渗透系数的无线土体渗透系数测量装置。该装置以STM32F103芯片为核心完成ADC采样,采用CC2530模块实现透明传输,通过数据采集处理程序进行滤波。大量实验证明,采用该装置进行土体渗透系数的方法稳定可靠,具有较高的实时性和准确性。     

饱和砂卵石介质渗透系数线性预报模型研究

以黄河中游段河床自然堆积砂砾石堆积体为研究对象,通过室内不同粒径特征混合体的系统渗流试验,探讨了砂卵石的粒径组成特征对渗透系数的影响,建立了以有效粒、限制粒径、不均匀系数和曲率系数为自变量的渗透系数线性预报模型。结果表明,砂卵石的渗透系数可用多元线性回归模型进行预测。回归模型及自变量对预测量的影响均显著,模型预测值与实测值平均相对误差为12.39%。     

渗透系数的空间变异研究

用区域化变量理论和半方差函数研究测试区含水介质的渗透系数,研究结果表明含水介质的渗透系数具有空间变异性,属于中等程度变异.通过对其半方差函授进行拟合,其E-W方向的变异程度主要由含水介质本身的空间结构引起.S-N向含水介质的渗透系数其空间变异程度主要由随机性引起.     

基于孔压静力触探的心墙黏土水平渗透系数测定方法研究

为了提出一种准确快速的土石坝心墙黏土渗透系数测定方法,基于孔压静力触探建立了渗透水流的椭球形水平渗流模型,该模型可以较好的适用于夯实土体的水平向渗透系数评估。首先回顾了前人基于孔压静力触探测算土体渗透系数的研究成果,再从实际角度出发,分析推导了探头贯入土体产生超静孔隙水压力分布的力学模型,与实测数据对比后认为超静孔隙水压力负指数函数分布形式具有一定准确性。然后推导了基于椭球形水平向渗流模型的渗透系数评估方法。经工程实例验证,本文方法从理论和计算精度等方面对前人方法进行了完善,具有较好的工程应用前景。     

清洗喷枪用扇形雾喷嘴的选型分析

简述了扇形雾喷嘴的雾化原理,分析了扇形雾喷嘴内部结构对喷嘴性能的影响;总结了喷嘴选型应该考虑的水射流水力参数间的关系式和计算喷嘴出口截面面积的关系式,并对关系式应用于扇形雾喷嘴选型进行了分析;讨论了射流打击力与射流打击压力,指出在喷嘴选型中更应注意打击压力。     

不同降解阶段填埋垃圾体的气体渗透特性研究

通过对不同降解阶段填埋垃圾体渗透系数的测定，研究了在不同压实密度、不同含水率条件下垃圾体渗透特性的变化情况，实验表明：1.对不同降解阶段的填埋垃圾体，新鲜垃圾及混和垃圾的渗透系数接近，腐熟垃圾明显高于前两者；随压实密度增加，其气体渗透系数均呈指数规律递减；2.随着垃圾体含水率的增加，腐熟与新鲜垃圾的渗透系数均呈线性规律递减，含水率对渗透系数的影响要远小于压实密度的影响；3.新垃圾、混合垃圾、腐熟垃圾均具有较显著的各向异性特征，在典型压实密度下，水平方向的气体渗透系数Kh为垂直方向渗透系数Kv的3.5-27.3倍。     

嘉峪关水源地潜水含水层渗透系数的确定

利用嘉峪关水源地实际勘查资料,运用稳定流非完整井法中的单井抽水试验、多孔抽水试验、干扰井群法;以及非稳定流中的降深-时间量板法和潜水斜率解析法等5种方法计算渗透系数,并对这5种方法的计算结果进行对比分析,同时结合研究区已有渗透系数计算成果,知嘉峪关水源地的渗透系数计算结果为330.79~424.20m/d。     

土壤导气率日变化特征分析

土壤含水率处于较低水平时,可以忽略其对地表导气率的影响,单一研究温度与导气率之间的关系。针对陕西长武地区玉米地、果树地的土壤表层导气率、地表下5cm导气率进行全天跟踪测量,同时监测地温、气温,从而分析导气率日变化特征。结果表明,玉米地地表导气率随温度的变化而变化,玉米地和果树地表层导气率与气温存在显著线性关系,建立了当...     

通气与水分再分布对地下滴灌湿润体导气率的影响

利用瞬态土壤导气率测算模型,研究了室内模拟地下滴灌土壤导气率的变化,分析了通气与灌后水分再分布对地下滴灌湿润体土壤导气率的影响。结果表明:地下滴灌湿润体内供气压力与时间呈良好的线性关系,导气特征参数与土壤导气率呈极显著的线性关系;容重为1.3、1.4和1.5g/cm3的风干土样在灌水停止时,棕壤土的导气率分别减小至灌水前的8.9%、22.7%和49.9%,塿土的导气率分别减小至灌水前的2.7%、5.4%和9.8%,灌后土壤水分再分布过程中,土壤导气率呈缓慢增长趋势;灌后人工通气可迅速提高地下滴灌湿润体土壤导气率,通气5min后,棕壤土的导气率分别提高至灌水前干土的64.1%、54.1%和79.9%,是停止灌水时的7.3倍、2.5倍和1.6倍,塿土的导气率分别提高至灌水前的79.9%、84.1%和80.8%,是停止灌水时的30.5倍、15.3倍和8.4倍。     

基于CT扫描的滨海土壤孔隙空间网络表征与渗流模拟

以江苏省沿海地区不同围垦区剖面土层原状土样为研究对象,基于CT扫描技术,通过构建孔隙网络模型,对土壤孔隙分布及其拓扑关系进行定量表征,统计分析了土壤孔喉参数,包括孔径分布、配位数、喉道半径及喉道长度;运用提取的孔隙网络实现土壤中单相水的渗流模拟,分析土壤的绝对渗透系数（饱和导水率）及其主要影响因素。结果表明,围垦活动对改良土壤孔隙活动起到积极作用,随围垦年限的增加,连通孔隙的半径范围、平均配位数、喉道半径趋于增大,喉道长度趋于减小;浅层土壤的孔隙结构较为良好。单相水模拟中,模拟计算的土壤绝对渗透系数和试验测定的饱和导水率结果吻合度较好,呈现出一致的变化规律。灰色关联度显示喉道半径对土壤渗透性能的影响最大。     

覆膜滴灌条件下土壤改良剂对土壤导气率的影响

为研究覆膜条件下土壤改良剂对土壤导气率的影响,进行田间对照试验分析。结果表明:施加改良剂对土壤颗粒机械组成没有明显改变,但使土壤容重明显减小、饱和含水率升高、田间持水率升高;覆膜条件有保水保墒作用,但阻碍了土壤空气与外界气体的交换,使土壤导气率降低;改良剂的施加改善了土壤结构和土壤物理性状,促进了土壤孔隙内气体流通,使土壤导气率增大;石膏对导气率的改善效果最显著,聚丙烯酰胺(PAM)次之,旱地龙的改善效果最低;PAM和旱地龙的中、高施量比低施量改善效果更显著,石膏的中、低施量对导气率的改善效果相近,高施量处理下导气率为低施量处理的1.12倍。说明土壤改良剂对土壤导气率有较好的改善效果。     

生物结皮对土壤水气传输特性的影响

为研究生物结皮对土壤气体传输、水力传导特性的影响,在陕北水蚀风蚀交错区,以4种处理土样(无结皮、去结皮、3 a生结皮和7 a生结皮)为研究对象,进行土壤导气率、饱和导水率和入渗速率的测定分析.结果表明:在土壤吸湿和脱湿过程中,相同土壤含水率所对应的土壤导气率值不同,且脱湿过程的导气率值高于吸湿过程;生物结皮导致土壤导气率降低;由于生物结皮的存在,土壤总孔隙度和毛管孔隙度增加,在增强土壤持水性的同时降低了土壤的导水性;生物结皮生长年限越久,土壤水分入渗的能力显著降低;3种入渗模型中Horton模型的决定系数R²的值大于同处理下其他模型,该模型更适合于用来模拟该区域生物结皮覆盖下的土壤入渗特征.     

斥水土壤的水力参数及水平吸渗规律

为了对不同斥水程度土壤的水力性质进行分析,对比了van Genuchten和Brooks-Corey模型对于不同斥水程度下的塿土、砂姜黑土、盐碱土和砂土的适用性;进行了一维水平吸渗试验,分别运用Philip模型和Kostiakov公式对入渗规律进行了模拟,并分析了吸渗率和斥水持续时间的关系;采用水平吸渗法推求了土壤非饱和扩散率,并用指数函数拟合了非饱和扩散率和体积含水率的关系.结果表明:van Genuchten和Brooks-Corey模型对亲水和斥水土壤均具有较好的适用性;斥水性土壤的累积入渗量随时间变化曲线在一定时刻发生转折,未转折前Kostiakov公式的模拟结果比Philip模型好;当斥水时间大于40 s时,吸渗率的变化趋于稳定并在0~0.1 cm/min0.5内变化;非饱和扩散率和体积含水率关系的模拟可采用指数关系,且其对亲水性土壤的模拟效果优于斥水性土壤.斥水土壤的水力参数与亲水土壤的有明显差别,且表现出特殊性.     

华北地区平原水库重塑粉质黏土渗透性的探究

影响重塑细粒土渗透系数测定的因素之一是土样的制备。以华北地区某平原水库粉质黏土为研究对象,通过变水头试验和压汞实验,研究制备试样的固结时间和渗流起始水头对水工建筑物建筑材料渗透性和孔隙的影响。结果表明:制备试样的固结时间对渗透系数的影响更显著,固结8 h的渗透系数是24 h的3.8倍;起始水头对渗透系数的影响不超过2倍;固结时间越短,渗透系数受水头的影响越大;对重塑粉质黏土,以至少固结10 h且起始水头为100 cm为宜;固结使大孔隙(>40μm)减小为小孔隙(<10μm),土中的孔隙趋于均匀;对渗透性起决定性作用的是10~40μm的孔隙含量,随其增多,渗透性增大。结论对重塑细粒土渗透系数的测定和工程中渗透性的应用有借鉴意义。     

阿克苏河下游区灌溉入渗补给系数计算及影响因素分析

【目的】准确获取阿克苏河下游区灌溉入渗补给系数,对该区灌溉入渗补给系数的影响因素进行分析,为绿洲带高强度人工灌溉模式下地表水地下水转化机理研究,提高研究区地下水数值模拟精度提供基础。【方法】选取阿克苏下游区不同灌溉制度、包气带厚度、土壤结构下代表性点进行野外取样及室内灌溉试验,并结合Hydrus-1d进行包气带水流数值模拟,通过改变灌溉制度、包气带厚度,应用Hydrus-1d模型计算该土壤结构下的灌溉入渗补给系数变化。在模型计算结果的基础上,首先分析灌溉制度、包气带厚度与灌溉入渗补给系数的关系;其后重点利用模型计算结合数理统计的方法分析土壤结构中影响灌溉入渗补给系数的主要因素。【结果】研究区内滴灌条件下灌溉入渗补给系数的范围为0.320～0.474;畦灌条件下灌溉入渗补给系数的范围为0.408～0.561,即不同灌溉制度下灌溉入渗补给系数不同;而伴随包气带厚度增大,灌溉入渗补给系数也随之减小;土壤结构对灌溉入渗补给的主要影响因素为土壤渗透系数、土壤体积质量、土壤初始含水率。【结论】根据室内试验结合数值模型计算出不同灌溉制度下的灌溉入渗补给系数变化范围,得出灌溉入渗补给系数的影响因素为灌溉制度、包气带厚度和反映土壤结构的土壤渗透系数、土壤体积质量及土壤初始含水率,为干旱区下游区灌溉入渗补给系数选取及后续研究提供理论依据。     

Exploring options for water savings in lowland rice using a modelling approach

Water-saving irrigation regimes are needed to deal with a reduced availability of water for rice production. Two important water-saving technologies at field scale are alternately submerged–nonsubmerged (SNS) and flush irrigated (FI) rice. SNS allows dry periods between submerged soil conditions, whereas FI resembles the irrigation regime of an upland crop. The effects of these regimes on the water balance and water savings were compared with continuously submerged (CS) and rainfed (RF) regimes.The crop growth model ORYZA2000 was used to calculate seasonal water balances of CS, SNS, FI, and RF regimes for two locations: Tuanlin in Hubei province in China from 1999 to 2002 during summer seasons and Los Baños in the Philippines in 2002–2003 during dry seasons. The model was first parameterized for site-specific soil conditions and cultivar traits and then evaluated using a combination of statistical and visual comparisons of observed and simulated variables. ORYZA2000 accurately simulated the crop variables leaf area index, biomass, and yield, and the soil water balance variables field water level and soil water tension in the root zone.Next, a scenario study was done to analyse the effect of water regime, soil permeability, and groundwater table depth on irrigation requirement and associated rice yield. For this study historical weather data for both sites were used.Within seasons, the amount of irrigation water application was higher for CS than for any of the water-saving regimes. It was found that groundwater table depth strongly affected the water-yield relationship for the water-saving regimes. Rainfed rice did not lead to significant yield reductions at Tuanlin as long as the groundwater table depth was less than 20 cm. Simulations at Los Baños with a more drought tolerant cultivar showed that FI resulted in higher yields than RF thereby requiring only 420 mm of irrigation.The soil type determined the irrigation water requirement in CS and SNS regimes. A more permeable soil requires around 2000 mm of irrigation water whereas less permeable, heavy soil types require less than half of this amount. We conclude that water savings can be considerable when water regimes are adapted to soil characteristics and rainfall dynamics. To further optimize water-saving regimes in lowland rice, groundwater table dynamics and soil permeability should be taken into account.     

珍珠岩粒径对土壤水分运移的影响

【目的】探究不同粒径珍珠岩对土壤水分运移的影响。【方法】设置大(1～3 mm)、中(50～200μm)、小(<50μm)3种粒径珍珠岩处理,对其表面结构进行扫描电镜观察研究各处理的吸水及在不同温度下的保水性能;向土壤中施加大、中、小3种粒径珍珠岩,通过盆栽与土壤水分入渗试验,探究其对土壤水分的影响。【结果】通过扫描电镜观察到珍珠岩表面孔隙随粒径的减小,孔隙数量减少,且孔径也减小,小粒径(<50μm)珍珠岩不具有孔隙;通过不同温度下珍珠岩持水量测定,表明大粒径(1～3 mm)与中粒径(50～200μm)珍珠岩在常温下具有一定的吸水性和保水性,中粒径珍珠岩在3个处理中吸水量最大,保水性最好;通过盆栽试验,发现大粒径与小粒径珍珠岩能促进土壤水分的蒸发,减少土壤水分,中粒径珍珠岩在土壤中具有一定的保水性;通过水分入渗试验,发现大粒径与中粒径珍珠岩能促进土壤水分入渗,土壤累积入渗量和湿润锋深度随着珍珠岩粒径增大而减小,Horton公式拟合更适合本试验的入渗模型。【结论】不同粒径的珍珠岩对土壤水分运移影响不同。大粒径珍珠岩具有疏松土壤,增加土壤水分散失的作用;中粒径珍珠岩能良好地协调土壤水气状况,促进土壤水分入渗,并且有一定的保水能力;小粒径珍珠岩会对土壤造成不良影响,不宜作为土壤添加基质。