饱和-非饱和土壤中溶质的溶解-结晶二相模型初探

目前溶质运移的模型主要采用水动力弥散方程来实现,但水动力弥散方程不能考虑到溶解在地下水中的溶质因为溶解-沉淀作用形成结晶而积聚在土壤中的事实,这部分结晶相溶质不能直接通过水动力弥散作用而随地下水迁移。将土壤中的溶质分解成溶解相溶质和结晶相溶质,试图对溶质在随地下水-土壤水分运动而迁移,并同步沉积、释放的动态变化过程进行定量化的描述,建立起更为合理的地下水中溶质迁移和积聚的动态数学模型。     

蒸发和灌水频率对土壤中NO3-运移影响的研究

通过室内均质土柱试验,对不同灌水频率下有、无蒸发土壤中NO3-运移规律进行了研究。结果表明,有、无蒸发条件下土壤NO3-峰均随灌水频率增加而变陡、变窄,峰值增高,向下运移变缓;随灌水频率增加蒸发条件下溶质峰和溶质锋深度明显浅于无蒸发条件;蒸发量越大,灌水频率越高,有效淋洗水量越少;灌水间隔期蒸发与灌水淋洗共同决定着不同灌水频率土壤中溶质的运移和分布。     

大孔隙对土壤水分特征曲线的影响

土壤大孔隙是普遍存在的现象 ,并非例外 ,它对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响。分别从原状土区和回填土区随机取若干土样 ,采用离心机法测得了原状土和回填土的水分特征曲线 ,比较原状土和回填土土壤水分特征曲线的参数 ,分析了土壤中大孔隙的存在对土壤水分曲线中各参数的影响。指出在进行土壤中水及溶质运移研究中 ,必须考虑大孔隙的影响。     

溶质运移理论的研究现状和发展趋势

灌溉对土壤养分运移理论的研究是目前土壤物理学、环境科学和农田灌溉学研究的一个重要方面。在学术上,它属溶质在非饱和土壤中的运移的范畴。为此,本文较系统地论述了国内外溶质运移理论研究发展概况、研究现状及未来的发展趋势。     

溶质运移理论的研究现状和发展趋势

灌溉对土壤养分运移理论的研究是目前土壤物理学、环境科学和农田灌溉学研究的一个重要方面。在学术上,它属溶质在非饱和土壤中运移的范畴。为此,本文较系统地论述了国内外溶质运移理论研究发展概况、研究现状及未来的发展趋势。     

大孔隙对土壤水分特征曲线的影响

土壤大孔隙是普遍存在的现象，并非例外，它对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响。分别从原状土区和回填土区随机取若干土样，采用离心机法测得了原状土和回填土的水分特征曲线，比较原状土和回填土土壤水分特征曲线的参数，分析了土壤中大孔隙的存在对土壤水分曲线中各参数的影响。指出在进行土壤中水及溶质运移研究中，必须考虑大孔隙的影响。     

缓坡地饱和情形下土壤溶质流失规律实验研究

对缓坡地在土壤饱和情形下土壤溶质的流失过程进行了室内模拟实验,研究结果表明,在缓坡地,只考虑坡地上方来水对饱和土壤的作用,土壤溶质、水土的流失过程更适合采用幂函数来描述,而且溶质受土壤吸附的特性也影响其流失速率,但并不影响其流失过程的规律性。     

水及溶质在大孔隙土壤中运移的实验研究进展

详细介绍了有关水及溶质在有大孔隙的土壤中运移确定土壤大孔隙大小分布的实验及含有大孔隙土壤的水流实验。指出今后应进行大量的室内外实验和改进观测方法来获得大量的数据资料，从定性和定量二方面来研究大孔隙流。最后介绍了分形几体在土壤大孔隙流研究中所取得的成果，指出应用分形几何确定土壤大孔隙流性质是一种省时、省力和代表性的好的方法。     

溶质施加方式对土壤溶质迁移的影响

通过室内均质土柱试验 ,对不同灌水处理土壤中表施和灌施溶质的迁移规律进行了研究。结果表明 ,溶质施加方式和灌水频率对溶质迁移影响较大。次灌水量较大时 ,表施和灌施条件下溶质分布差异显著 ;当次灌水量很小且灌水非常频繁时 (如 6mm/ d) ,表施和灌施土壤中溶质 (NO- 3)分布差异不大。     

应用三维图像和数学模型对土壤团聚体内外溶质的交换速率的研究

受土壤有机质和微生物的影响,大部分农业土壤都有团聚体结构。团聚体内部的孔隙一般很小,与团聚体之间的水流相比,团聚体内部的水可以视为不动的。但受质量浓度梯度和分子扩散的影响,2个水体内的溶质可以相互交换。模拟溶质在具有团聚体结构土壤中运移时,溶质在以上2个水体间的交换过程常用可动-不可动水体模型来描述。土壤溶质运移涉及的参数较多,很多参数不能直接测定,要靠观测值拟合才能获得。由于不同的参数组合可以得出相同溶质质量浓度分布,因此,即使模拟结果和实验结果吻合也不能确保该模型正确描述了2个水体之间的溶质交换过程。为了深入研究这一问题,利用三维图像技术和数学模型,计算了团聚体内外溶质交换速率。结果表明,Coats-Smith模型误差很大,2个水体之间的溶质交换速率并非与其质量浓度差成正比。作为改进,提出并证明广义γ分布函数可以准确地描述团聚体内外溶质交换过程。     

土壤溶质优先迁移影响因素研究进展

根据国内外学者对土壤溶质优先迁移的研究成果和进展,详细分析了土壤内部普遍存在的水分运动——优先迁移现象,系统综述了土壤结构和质地、土壤初始含水率、林木根系、石砾、降雨强度、灌溉模式等影响因素。最后简要总结和探讨了溶质优先迁移发展趋势。     

强透水层上均质土壤中溶质浓度分布的解析解

从溶质输移扩散方程出发 ,针对强透水层上均质土壤的液体饱和状态 ,在顶层含有大量饱和溶质 (如养分等 )维持着渗透扩散的条件下 ,进行严密的数学推证 ,给出均质土壤中溶质浓度分布的解析解。分析了解的合理性 ,讨论了解的正确性。此解对土壤改良等类似问题具有实际应用价值 ,也具有重要理论意义     

土壤溶质迁移理论研究进展

随着农业发展和环境保护工作的加强,土壤溶质迁移研究成为一个热点问题。国内外学者从不同角度研究了土壤溶质迁移机制,并建立了相关的数学模型。通过综合国内外研究文献的基础上,分析了几何模型、对流弥散方程和传递函数模型方面的研究进展及存在问题,并探讨了在相关理论方面间内在关系,指出以后研究的重点问题。     

溶质种类和浓度对棕壤土水分扩散率的影响

通过水平土柱入渗法,采用KCl、KH2PO4、(NH4)2SO43种不同溶质,配制成浓度分别为5‰、10‰、20‰、35‰、50‰的入渗溶液,对溶质种类和溶液浓度对棕壤土水分扩散率的影响进行了研究。结果表明,同一溶质,体积含水率θ<30%时,土壤水分扩散率随浓度降低而增大。入渗溶液浓度相同时,入渗溶液为KCl的土柱的土壤水分扩散率始终大于入渗溶液为KH2PO4的。对扩散率与含水率之间的关系采用多种曲线拟合的结果表明,指数函数拟合效果最佳。     

土壤溶质迁移的高次幂函数近似解析模型

为了利用解析模型模拟土壤溶质迁移过程、估计土壤溶质迁移参数,在假定土壤溶质质量浓度分布为n次幂函数的基础上,结合边界层方法,将描述土壤溶质质量浓度分布的低次幂函数进一步推广,得到土壤溶质迁移的n次幂函数近似解析模型.在2个时刻(t=360,720 min)、较大距离(120~450 cm)时,利用不同次幂函数模型对溶质迁移过程进行比较分析,模拟结果表明孔隙水流速度较小(v=0.01 cm/min)时,在短历时(t=360 min)、长距离(x>50 cm)处,六次幂边界层解与其他次幂边界层解相比具有较高精确度;对边界层距离公式受各参数的影响进行模拟计算,分析结果表明:较小的孔隙水流速度(v≤0.01 cm/min)对边界层距离影响甚小;基于较小土壤孔隙水流速(v=0.01 cm/min)及测量仪器的不同灵敏度,利用不同次幂边界层距离公式对土壤溶质迁移参数进行数值计算比较及误差分析,结果表明用较高灵敏度的仪器进行测量,结合六次幂的边界层距离公式可准确地推求土壤溶质迁移参数弥散系数D及延迟因子R.