煤矸中垂直入渗规律模拟研究

室内模拟实验研究了不同掺土比例及覆土厚度两种方式下的煤矸石渗透规律.结果表明,随着掺土比例的增大,煤矸石的渗透速率迅速减小,掺土比例为1:0.5煤矸石的初始入渗速率、稳定入渗速率和平均入渗速率分别是掺土比例为1:1.0煤矸石的1.05倍、1.23倍和1.42倍,分别是掺土比例为1:2.0煤矸石的3.98倍、1.45倍和3.18倍;随着覆土厚度的增大,煤矸石的稳定入渗速率和平均入渗速率迅速减小,达到稳定入渗的时间迅速增加,减小或增加关系均符合幂函数关系.     

掺土煤矸石垂直人渗规律模拟研究

利用室内模拟实验研究不同掺土比例下煤矸石垂直渗透规律.结果表明,随着掺土比例的增大煤矸石的渗透速率迅速减小,掺土比例为1∶2煤矸石的初始入渗速率、稳定入渗速率和平均入渗速率均分别为掺土比例为1∶1煤矸石的1.05倍、1.23倍、1.42倍;分别为掺土比例为2∶1煤矸石的3.98倍、1.45倍、3.18倍;在掺土比例为1...     

风化煤矸石入渗规律模拟

 利用室内模拟实验研究4种密度(1.20、1.30、1.45和1.55g/cm3)及3种煤土体积比(1∶0.5、1∶1.0、1∶2.0)条件下风化煤矸石的渗透规律。结果表明:随着密度的增大,煤矸石的渗透速率迅速减小,密度为1.20g/cm3煤矸石的初始渗透速率、稳渗速率和平均渗透速率分别是密度为1.30 g/cm3煤矸石的2.211、.92和2.30倍,分别是密度为1.55g/cm3煤矸石的60.00、102.54和129.13倍,且减小关系呈幂函数关系;随着煤土体积比的增大,煤矸石的渗透速率迅速减小,煤土体积比为1∶0.5煤矸石的初始入渗速率、稳定入渗速率和平均入渗速率分别是煤土体积比为1∶1.0煤矸石的1.05、1.23和1.42倍,分别是煤土体积比为1∶2.0煤矸石的3.98、1.45和3.18倍;在密度为1.20和1.30g/cm3及煤土体积比为1∶0.51、∶1.0的情况下,用通用经验公式和考斯加可夫经验公式表达煤矸石的入渗过程较为理想,而在密度为1.45和1.55g/cm3及煤土体积比为1∶2.0的情况下,用通用经验公式与实测数据的拟合度表达最好。     

灰渣入渗规律模拟

本文采用室内模拟试验研究3种密度(0.70、0.80、0.85g/cm3)、4种掺土比例(1.0∶0.5、1.0∶1.0和1.0∶2.0)下灰渣的入渗规律.结果表明:(1)不同掺土比例情况下,灰渣的初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率均随密度的增大而迅速减小,减小关系符合幂函数递减关系;(2)掺土灰渣的初始入渗速率...     

不同煤矸石厚度及位置对土壤水分入渗过程的影响

矿区土壤煤矸石的存在能够改变土壤的某些物理特性,并影响土壤水分入渗过程。采用一维定水头垂直入渗室内土柱模拟试验,对5种不同煤矸石厚度(0,4,8,12,16cm)及3个位置(上层、中层、下层)的土壤水分入渗过程进行研究。结果表明,煤矸石覆盖土壤表层有利于土壤水分入渗,土壤水分累积入渗量和稳定入渗速率随着煤矸石厚度(0～16cm)的增加呈现增大的趋势,但煤矸石厚度较大(8,12,16cm)或较小(0,4,8cm)时土壤稳定入渗速率差异不显著。当煤矸石位于中层时,煤矸石的存在抑制了土壤水分入渗过程,土壤水分稳定入渗速率随着煤矸石厚度(4～16cm)的增加而变大,但煤矸石厚度为12,16cm时土壤稳定入渗速率差异不显著。煤矸石位于下层时,煤矸石厚度对土壤水分入渗过程影响较小。不同煤矸石厚度情况下,煤矸石位于上层时累积入渗量最大,而位于中层时累积入渗量最小。与Philip方程相比,Kostiakov入渗模型可以更好地反映含有煤矸石土壤的累积入渗量变化过程。     

露天煤矿排土场覆土厚度对土壤水分入渗及植物水分利用的影响

表土回覆是露天煤矿排土场生态修复的关键步骤，覆土厚度直接影响植物生长和复垦成本，为研究露天煤矿排土场不同覆土厚度对土壤水分入渗及植物水分利用的影响，采用室内土柱模拟试验，设置10,20,30,40,50 cm共5个覆土厚度，分别进行垂直入渗试验和室内盆栽试验(玉米),并结合氢氧同位素稳定示踪技术，研究不同覆土厚度土壤入渗和玉米水分利用特征，筛选研究区排土场最佳覆土厚度。结果表明：覆土厚度为10～30 cm(27.05～33.02 mm/min)的初始入渗速率显著高于40～50 cm(21.59～24.89 mm/min)的初始入渗速率(p<0.05),稳定入渗速率随覆土厚度的增加而增大，当覆土厚度高于40 cm后，随着覆土厚度的增加稳定入渗速率维持在3 mm/min左右。矸石层入渗过程受覆土层的影响较大，覆土厚度高于40 cm后，矸石层入渗速率基本稳定在土层连接面的入渗速率上。不同覆土厚度下玉米木质部水氢氧同位素值与土壤水氢氧同位素随土层变化曲线交点主要集中在覆土层，因此，玉米生长水分主要来源于覆土层。覆土厚度越大，2条线交点增多、交点分布范围增大，玉米对土壤水分的利用范围越大，...     

容重及掺土比例对风化煤矸石渗透特性的影响

利用室内模拟实验,研究了3种容重(1.20 t/m3、1.25 t/m3和1.30 t/m3)与3种掺土比例(V煤∶V土=1∶0.5、1∶1.0和1∶2.0)下煤矸石的二维渗透规律。结果表明:容重对风化煤矸石的渗透特性影响显著,随着煤矸石容重的增大,相同时间内水平方向最大湿润距离呈增大趋势,垂直方向最大湿润距离呈减小趋势。不同容重风化煤矸石水平与垂直方向的最大湿润距离,随渗透时间的延长呈幂函数递增关系,平均渗透速率随时间延长呈减小趋势,且容重越大减小速率越快;不同掺土比例风化煤矸石水平与垂直方向的最大湿润距离,随渗透时间的延长亦呈幂函数增大关系,平均渗透速率随时间的延长呈减小趋势,相同时间内相差不大,但与同容重的纯煤矸石相比,水平方向湿润距离有所增大。     

粉煤灰不同掺土比例下入渗模拟试验

 在山西农业大学水土保持设计研究所,利用室内模拟试验研究3种密度(0.9、1.0、1.1g/cm3)及3种掺土比例(1.0∶0.5、1.0∶1.0、1.0∶2.0)下粉煤灰的入渗规律。结果表明:1)随着密度的增大,粉煤灰的入渗速率迅速减小,且呈幂函数关系;2)粉煤灰掺入一定比例土可以增加其干密度或表层的致密性,并可有效减小其入渗强度,改善纯粉煤灰不易压实的特性;3)2种介质掺混时,入渗能力取决于中值粒径的大小,中值粒径大,入渗能力则强;4)在纯粉煤灰情况下,其入渗过程用通用经验公式表达较为理想,在掺土情况下,用通用经验公式和考氏模型与实测数据的拟合度均较好,但在小密度情况下,实测数据与模型的拟合曲线在入渗渐变阶段有较小的偏离。研究结果可为有效降低储灰场扬尘污染、减小灰场降水入渗和预测灰场产流等提供理论基础。     

聚丙烯酰胺对盐渍化土壤水分垂直入渗特性的影响

为了探明聚丙烯酰胺(PAM)对盐渍化土壤水分入渗性能及变化过程的影响,通过室内模拟入渗试验,比较分析了不同盐分含量、不同PAM掺量处理的盐渍化土壤水分的入渗速率、累计入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明:(1)经PAM处理的盐渍化土壤入渗速率随PAM浓度的增大而显著减小;(2)对于重度盐渍化土壤,PAM掺量的多少对累计入渗量的影响不显著,而非盐渍化土壤、轻度盐渍化及中度盐渍化土壤均随着PAM浓度的增大而显著减小;(3)对于盐分含量不同的土壤,在同一PAM处理水平下,入渗速率、累计入渗量及湿润锋总体呈现随着盐分增加而减小的趋势;(4)土壤含水率随着PAM掺量及盐分含量的增加而增加的趋势,而对于重度盐渍化土壤PAM施用量之间的差异同样不显著。     

浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响

水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别，为揭示浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响，通过室内一维垂直入渗试验，以清水入渗为对照，设置了4个浑水含沙率水平(3%、6%、9%、12%)，研究了浑水含沙率对一维垂直入渗能力、湿润锋运移距离、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等的影响，分别提出了以浑水含沙率和入渗历时为自变量的累积入渗量模型和湿润锋运移距离模型，建立了不同含沙率的浑水一维垂直入渗落淤层厚度与入渗历时之间的关系。结果表明：浑水累积入渗量、入渗率和湿润锋运移距离均随含沙率的增加而减小，而落淤层厚度随浑水含沙率的增加而增大；入渗初期(0～20 min)的落淤层厚度较小，入渗中期(20～130 min)的落淤层厚度增加较快，而其厚度增加速率逐渐变小，入渗后期的落淤层厚度稳定增加；随着浑水含沙率的增大，滞留现象越明显，落淤层细颗粒相对含量越少，粗颗粒相对含量越多；滞留层细颗粒相对含量随着含沙率的增加而增多，其物理性黏粒含量显著高于原土壤，特别是在入渗深度为0～1 cm处。     

黄土丘陵区不同撂荒年限土壤入渗及抗冲性研究

为了评价植被恢复对撂荒地土壤性状的影响,采用时空互代法,以黄土丘陵区不同年限撂荒地为研究对象,利用"环刀法"和原状土冲刷试验结合室内理化分析对其渗透性能和抗冲性进行了研究。结果表明:同一撂荒阶段,土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和抗冲系数均随土壤深度的增加而下降;随着撂荒阶段延长,表层土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和抗冲系数均为撂荒前期显著增大,后逐步趋于稳定,撂荒阶段间的差异显著大于土层深度的差异。在黄土丘陵区,利用Kostiakov模型回归参数a可有效表征初始入渗速率,相关系数为0.999 1,用方正三模型回归参数f_1和K可同时表征初始入渗速率和稳定入渗速率,相关系数分别为0.869 4和0.998 1,其初始入渗速率相关性较模型Kostiakov差,结合使用两者可更好的表征土壤入渗过程。     

河套灌区不同掺沙量对重度盐碱土壤水盐运移的影响

采用室内土柱模拟试验,研究不同掺沙量对土壤入渗特征与水盐运移的影响。共设置了CK(不掺沙)、S1(掺沙2%)、S2(掺沙4%)、?、S15(掺沙30%)16个试验处理,测定不同处理试验期间土壤含水率和含盐量的变化。结果表明:1)随着土壤表层掺沙量的增加,土壤的累积入渗量与湿润峰运移速度都呈逐渐增加的趋势;当掺沙比例为18%～24%时,土壤稳定入渗速率在0.065～0.091 mm/min之间;掺沙比例为26%～30%时,土壤稳定入渗速率大于0.1 mm/min,土壤持水能力较低。2)不同处理在7、11、15 d的土壤平均含水率差异显著(P0.05),适当增大掺沙量可以有效促进土壤水分向下运移,掺沙比例过大会降低土壤的持水能力。3)当掺沙比例小于24%时,不同处理7 d的土壤含盐量差异显著(P0.05);S9～S12处理在20 d时30 cm土层的土壤含盐量相比不掺沙的处理降低90%以上,能够同时保证土壤的脱盐能力和持水能力。4)Kostiakov模型能够很好地在本研究中对土壤水分入渗过程进行模拟。该研究结果可为表层土壤掺沙改良河套灌区重度盐碱地提供理论支持。     

宁夏砂田不同砾石覆盖厚度土壤入渗过程及模型分析

以宁夏中部旱区砂田土壤为研究对象,通过对不同砾石覆盖厚度条件下砂田土壤水分入渗过程进行研究,采用一维垂直定水头入渗法,选取砾石覆盖厚度为影响因子,设置5个覆盖厚度(0,6,9,12,15cm),观测湿润锋运移和入渗量变化规律,比较各处理土壤入渗特征,利用模型拟合土壤入渗过程。结果表明,砾石覆盖提高了土壤水分入渗能力,土壤湿润锋运移距离和入渗量明显增加。与CK相比,砾石覆盖厚度为6,9,12,15cm时的累积入渗量分别增加了4.3%,11.8%,12.8%和17.1%,平均入渗率增加了25.8%,38.7%,50.0%和62.9%;同时砾石覆盖厚度改变了土壤水分入渗曲线,随着砾石覆盖厚度增加,土壤初始入渗率迅速增加,但稳定入渗率增加较为缓慢。与CK相比,砾石覆盖厚度为6,9,12,15cm时的初始入渗速率分别增加了40%,81%,91%和110%;稳定入渗速率分别增加了15.3%,17.9%,20.5%和25.6%。利用3种入渗模型对砂田土壤水分入渗过程进行拟合,结果表明Horton模型拟合效果最好,是分析和预测不同砾石覆盖厚度土壤水分入渗过程的适宜模型。     

蚯蚓粪对土壤团聚体组成和入渗过程水分运移的影响

通过室内土壤团聚体组成分析试验和土柱一维垂直入渗试验,探究蚯蚓粪对土壤团聚体组成、抗水蚀稳定性以及入渗过程中水分运移特性的影响。结果表明:(1)蚯蚓粪可以有效降低土壤容重,增加0.25~2 mm粒级大团聚体的数量,分形维数D从2.84减小至2.65,减小了6.69%,显著提高了土壤团聚体抗水蚀稳定性;(2)施加比例为1/20时,可以显著增加湿润锋的运移距离,而后随着施加比例的增大,湿润锋距离有不同程度的减小,但均大于未施加蚯蚓粪的处理,且各处理下的湿润锋运移距离与入渗时间的关系均可用幂函数描述;(3)蚯蚓粪比例的增大可以显著提高累积入渗量和稳定阶段的入渗速率,当施加比例为1/3时,累积入渗量较对照组增大48.74%;其中Kostiakov-Lewis模型对入渗过程的模拟准确度最高,也更接近实测值。     

喀斯特高原石漠化区露石岩-土界面与非岩-土界面土壤入渗特性差异

为揭示喀斯特石漠化区露石岩—土界面与非岩—土界面土壤渗透特性差异,通过环刀法探究岩—土界面与非岩—土界面土壤入渗特征及入渗模型适应性。结果表明：(1)岩—土界面0—10 cm土层和10—20 cm土层土壤容重大于非岩—土界面,土壤总孔隙度小于非岩—土界面。岩—土界面含水率和毛管孔隙度总体上大于非岩—土界面,非毛管孔隙度、黏粒和排水能力总体上小于非岩—土界面。(2)岩—土界面土壤的入渗能力总体上小于非岩—土界面,其初始入渗速率、平均入渗率、稳定入渗率小于非岩—土界面(平直形除外)。(3)3种形状岩—土界面0—10 cm土层和10—20 cm土层土壤的初始入渗速率、平均入渗率和稳定入渗率均表现为平直形>外凸形>内凹形。非岩—土界面土壤入渗与岩—土界面具有相似性,主要由土壤容重和总孔隙度共同决定。(4)Horton模型对岩—土界面与非岩—土界面土壤入渗的拟合效果优于Kostiakov模型和Philip模型,能更好地模拟喀斯特地区复杂情况下土壤的入渗特征。研究以期为深入认识喀斯特地区水分入渗及水土流失提供新的研究思路与科学理论支撑。     

上层土壤厚度对模拟指流水分运动的影响

“上细下粗”的层状土壤中有可能产生指流,在有指流产生条件下,上层土壤的厚度是影响指流发展特征的主要因素之一。该试验通过在下层砂中模拟指流来研究上层土壤厚度对层状土壤中水分运动的影响。结果表明：指流域内的湿润锋到达一定深度的时间随着上层土壤厚度的增大而增加;稳定入渗率随着上层土壤厚度的增大而减小;并得出稳渗率和上层土的厚度呈线性关系;分别用经验函数模型和连续函数模型来模拟层状结构土壤水分的入渗,发现2种模型有各自的优缺点：经验函数模型虽然计算得到的整体误差较小,但在理论上不能很好的解释层状土壤水分入渗过程;连续函数模型相比较经验函数模型的缺点在试验初期误差较大,但该模型属于连续函数模型,符合实际的层状水分入渗过程。     

生物炭和PAM混施影响煤矸石基质水分的入渗和蒸发

探究生物炭和聚丙烯酰胺(PAM)混施对煤矸石基质水分入渗和蒸发的影响,可为矿区矸石山土壤水分的调节提供依据。采用模拟土柱方法,研究不同矸土比(1∶2,1∶1和2∶1)的煤矸石基质,在混施生物炭(1%,2%和4%)和PAM(0.5‰和1‰)条件下,基质水分的吸持性能、入渗及蒸发特征。结果表明:(1)对煤矸石基质入渗性能的影响程度为生物炭PAM矸土比;随生物炭施用量的增加,基质的饱和含水量以及入渗速率均呈增加趋势,而PAM施用量的增加则减弱了煤矸石基质的饱和含水量和入渗速率。(2)添加1‰PAM处理的基质累积蒸发量均低于添加0.5‰PAM的处理;矸土比对煤矸石基质水分蒸发影响程度较生物炭和PAM大。(3)聚类分析表明,4%生物炭和0.5‰PAM混施时煤矸石基质的水分吸持性能及入渗速率较高;而矸土比为2∶1时,2%的生物炭和1‰的PAM混施可减弱基质水分的蒸发。总之,增加生物炭施用量有利于基质水分入渗,而PAM用量的增加,可抑制煤矸石基质水分的蒸发。     

湖南省衡山不同海拔高度土壤的入渗特征

[目的]探究衡山不同海拔高度土壤入渗性能的差异及其影响因素,为山体大尺度土壤入渗性能研究提供思路和方法。[方法]在衡山不同海拔高度区域选取9个试验点进行野外点源入渗试验。[结果]①从各试验点入渗率角度分析,稳定入渗率随海拔上升逐渐增大(山顶山腰山麓)且入渗率变化显著。从入渗开始到稳定入渗减小了50%～86%,且入渗过程呈现出一定规律性,即初始入渗率很大,随着入渗过程的推进,前10 min入渗率迅速减小,10～30 min缓慢减小,最终在30 min后趋于稳定。②影响土壤入渗性能的因素较多,在衡山试验中稳定入渗率与0.25 mm水稳性团聚体含量和海拔高度分别呈极显著正相关和显著正相关关系,而与有机质、土壤容重和质地相关性较低。③Kostiakov模型,Philip模型、Horton模型在各试验点的决定系数R~2均大于0.95,都能较好地对衡山各试验点入渗速率进行拟合,而Philip模型的参数中表征稳定入渗率的参数A均为负数,使其物理意义不明确。[结论] Horton模型能反映不同海拔区域稳定入渗率的特征(山顶山腰山麓),Kostiakov模型能较好地反映入渗速率的变化特征(山麓山顶山腰),也说明点源入渗法测量山地入渗是可行的。     

紫色土坡耕地降雨入渗试验研究

在田间条件下,利用人工模拟降雨研究了坡度、降雨、耕作方式对紫色土坡耕地入渗过程的影响.试验结果表明:雨强对入渗过程有重要影响.当雨强在19.62～111..69 mm/h之间变化,稳定入渗率随雨强增加而增大.坡度对入渗的影响比较复杂.在5°～25°范围内,随坡度增加,稳定入渗率表现出升-降-升的变化趋势,在10°与20°分别存在极大值与极小值.中耕显著增加了水分入渗,特别在高强度降雨下,中耕使稳定入渗率增加1倍以上,入渗补给系数增大50%以上.入渗率随降雨历时增加而减小,二者关系可以用乘幂函数描述.累积入渗量可以用降雨历时的线性函数来表示.     

不同地表覆盖下冻融土壤入渗能力及入渗参数（英）

为了研究不同地表覆盖下冻融土壤入渗能力的差异和入渗参数的变化规律,进行了一系列裸地、地膜覆盖地和秸秆覆盖地土壤田间入渗试验。研究表明,冻土的入渗能力主要受冻层的控制,冻层是入渗水分的控制界面,土壤冻融特征差异是影响不同地表覆盖下土壤入渗能力大小的主导因素。冻融土壤的水分入渗过程可用三参数考斯加科夫土壤入渗经验模型描述。水分入渗开始 1 min内的累积入渗量大小随着冻层厚度和密实度的增加而减小,随着土壤冻融循环次数增加而增大;入渗能力的衰减率随着冻层厚度和密实度的增加而减小;稳定入渗率大小主要取决于土壤冻结状态和入渗锋面处的水力特性。三入渗参数均与土壤含水率和冻结深度有关,不同地表覆盖下的土壤入渗参数随着冻层深度的增加而减小,随着土壤的消融解冻而增大。该研究成果对农业生产实际和水土保持具有重要的指导意义。