煤矸石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。     

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...     

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。     

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。     

浑水入渗规律试验研究

在分析了影响浑水入渗主要因素的基础上,提出了试验方案,根据浑水渗试验资料,建立了浑水渗经验公式,结果表明,浑水与清水入渗的差异主要是由浑水中物理性粘粒在存在引起的水中物理性粘粒含量越大,累积入渗量就越小,这一成果对流域降雨产汇流,土壤侵蚀机理研究及浑水灌溉研究与应用具有一定的价值。     

模拟降雨条件下重构阻水层对坡面风化煤矸石产流产沙的影响

[目的] 为缓解水分因子对高寒矿区扰动土体无法形成冻土带来的不利影响,研究提出扰动土体下方添加高阻水性材料亲水性聚氨酯(W-OH)重构底部阻水层(近似无缝隙的不透水层)的设计方案,分析重构阻水层后高寒矿区风化煤矸石坡面入渗、产流和产沙的变化特征,为高寒矿区扰动坡面冻土重现以及重构阻水层的坡面水土流失防治提供理论支撑。 [方法] 通过人工模拟降雨试验,研究在60和90 mm/h降雨雨强条件下,重构阻水层(添加W-OH浓度0%,1.5%,2.5%,3.5%,4.5%)后不同坡度条件的(3种坡度5°,15°,25°)的风化煤矸石坡面入渗特性和水土流失变化规律。 [结果] ①重构阻水层后的煤矸石坡面稳定入渗率较自然坡面明显降低,且与W-OH添加浓度呈负相关关系; ②煤矸石坡面产流率随时间变化呈现先快速上升后逐渐平稳的变化趋势,平均产流率与W-OH添加浓度呈现正相关关系,添加浓度为1.5%,2.5%,3.5%,4.5% W-OH的煤矸石坡面平均产流率较自然状态增加26.75%,38.02%,46.90%,63.23%; ③坡面平均流速与降雨雨强、W-OH添加浓度和坡度均呈正相关关系,影响程度表现为：降雨雨强＞坡度＞W-OH添加浓度。 ④坡面产沙率随时间变化曲线多为“单峰”曲线,呈现先迅速上升随后缓慢下降最终趋于稳定的变化趋势,添加浓度为1.5%,2.5%,3.5%,4.5% W-OH的煤矸石坡面平均产沙率较自然状态增加26.98%,49.48%,71.64%,94.01%。 [结论] 重构阻水层对坡面风化煤矸石渗透性能降低明显,能有效帮助高寒矿区扰动坡面的冻土恢复和形成,但入渗率的降低使坡面更容易产生径流,增加了地表的产流产沙,可配置一定的水土保持措施。     

秸秆生物炭对黏壤土入渗规律的影响

为提高干旱半干旱区耕作土壤灌溉水的利用效率,采用秸秆生物碳对黏壤土进行改良,并用3种经典入渗模型进行入渗模拟,寻求适于描述研究区土壤入渗规律的模型及改良方案。采用双环入渗试验测定4种生物炭施用水平（10 t/hm²,20 t/hm²,30 t/hm²,50 t/hm²）的田间作物生育期内土壤含水率、入渗速率及累积入渗量,分别采用Green-Ampt模型、Philip模型和Kostiakov经验公式对试验组与对照组（CK）的入渗过程进行模拟。结果表明:施用量为30 t/hm²较CK效果最为明显,施用层（0—40 cm）入渗速率增加44.6%,耕作层土壤含水率增加8.9%,累积入渗量增加45.45%。比较3种模型的入渗过程拟合结果,认为Kostiakov经验公式拟合的效果符合实测规律,可为研究区改良土壤水分入渗过程提供理论依据。     

膨胀性阻水层对煤矸石山水分入渗的影响

基于煤矸石山复垦的生态和环境目标的综合考虑,提出在表层合适深度设置膨胀性阻水层的设想,并进行室内积水条件下煤矸石柱体水分入渗模拟试验。试验表明,各试验处理效果显著,各处理阻水层开始阻水时间均为3min,入渗水量随着阻水剂用量的增加大幅减少,稳渗时间随阻水剂用量增加及颗粒增大而增加;对照处理在15min达到稳定入渗,稳渗率4.7mm/min;阻水剂用量0.4,0.8,1.2g的处理分别在17,22,25min达到稳定入渗,稳渗率分别为3.5,1.1,0.4mm/min;小颗粒、中颗粒和大颗粒阻水剂(0.8g)的处理分别在17,19,22min达到稳定入渗,稳渗率分别为3.8,2.5,1.1mm/min。试验煤矸石样品Cd含量超过土壤环境质量2级标准,柱状30min淋滤试验水样中Cd、Pb浓度较高,略高于地表水及地下水环境质量1类标准。研究表明,设置膨胀性阻水层对柱体入渗过程影响显著,可以有效控制煤矸石山地表产流和入渗的比例,达到既满足植物需水又避免雨水深层淋滤的目的。     

气相阻力与土壤容重对一维垂直入渗影响的定量分析

分析了土壤容重和气阻对一维垂直积水入渗的入渗率、累积入渗量以及湿润锋的影响,并对入渗过程中土壤平均含水率增量进行了研究。容重和气阻均对入渗率、累积入渗量和湿润锋有明显的影响:容重增加导致累积入渗量减少的减渗率在入渗过程中为一常数,相对于容重为1.3g/cm3土壤的累积入渗量,容重为1.4g/cm3和1.5g/cm3土壤的减渗率分别为31.79%和52.03%。容重增加导致湿润锋减少的减渗率在入渗过程中并非一常数,受到了入渗时间的影响;气阻导致累积入渗量和湿润锋减少的减渗率随基准入渗量的增加而变大,受到了入渗时间的影响。对应于1.3,1.4,1.5g/cm3等3个容重土壤的积水入渗,入渗过程中土壤剖面平均含水率增量Δθ分别为0.377,0.3411,0.3137。     

耕作措施对农田黑土入渗速率的影响

应用田间长期定位试验，研究了5种耕作措施对东北农田黑土入渗速率的影响。结果表明，传统耕作为代表的平翻和旋松耕作的垄台容重最小，表层土壤稳定入渗速率高于其它3种耕作措施，分别为9．20mm／min和7．31mm／min。免耕垄台和垄沟的容重虽较高，但均具有较高的稳定入渗速率。在夏季进行垄沟深松少耕，可显著提高垄沟的稳定入渗速率。免耕和少耕是高效的水土保持耕作措施。     

具有砂质夹层的土壤入渗计算

根据室内系统的试验研究，对土壤具有砂质夹层的入渗计算问题，即非线性入渗阶段转为稳渗阶段时间与稳渗率，提出了一个以现有均质土积水入渗公式为基础的计算方法。该方法利用Kostiakov入渗模型与砂层以上土体达到饱和所需水量建立水量平衡关系，由该关系可以确定出非线性入渗阶段转为稳渗阶段的时间；再由实验数据回归的方法，将层状土转折后的稳渗率与均质土入渗过程在转折时刻的瞬时入渗率的比值与夹层的埋深及中值粒径建立相关关系，从而可由夹层土壤埋深、中值粒径以及均质土在转折时刻的瞬时入渗率确定出层状土转折后的稳渗率。该方法经试验数据的检验，除个别点外，误差均在5%以内。由于确定稳渗率与夹层土壤埋深、颗粒组成、均质土入渗规律等有关，实际确定时会有一定困难，因此该方法尚待完善和生产实际的考验。     

黄土高原典型退耕草地植被特征对土壤入渗过程的影响

植被恢复过程可显著影响土壤入渗性能。通过选取黄土高原典型草地白羊草和铁杆蒿草地,设置不同种植密度（5,10,15,20,25,30株/m²）和采用人工模拟降雨试验（60 mm/h,60 min）,系统研究了草地植被特征对土壤入渗过程的影响。结果表明：（1）种植密度增加可显著延缓产流,不同种植密度下白羊草草地和铁杆蒿草地初始产流时间分别为0.76~5.74,0.87~2.08 s,且随盖度、根系生物量和有机质的增加呈幂函数增加（R²≥0.18,p<0.05）。（2）不同种植密度下白羊草草地的平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗总量分别为0.47~0.82,0.46~0.82 mm/min和7.12~11.84 mm,铁杆蒿草地分别为0.38~0.67,0.35~0.60 mm/min和5.70~10.07 mm。当种植密度为20株/m²时,土壤入渗各参数均最大;平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗量总量、入渗系数（K）随土壤有机质的提高呈幂函数增大（R²≥0.26,p<0.01）,衰减系数（α）随生物结皮盖度呈降低趋势（p>0.05）。（3）白羊草草地具有较高的根系生物量、生物结皮盖度和有机质含量,其初始产流时间、平均入渗速率、稳定入渗速率、入渗量总量及入渗系数（K）均不同程度高于铁杆蒿草地,衰减系数（α）低于铁杆蒿草地,土壤入渗性能较强。总体而言,对于典型退耕草地,土壤入渗总量（A）可表征为根系生物量密度（RMD）和土壤有机质（SOC）的拟合函数（A=2.77×RMD^0.149 SOC^0.614,R²=0.663,NSE=0.653）。研究结果可为黄土高原退耕草地生态水文过程和植被建设提供数据来源和理论依据。     

浑水膜孔灌多向交汇入渗及减渗特性

浑水灌溉是我国黄河流域引黄灌区灌溉的主要特点,其中浑水中的泥沙含量对土壤入渗特性有较大的影响,为揭示浑水膜孔灌交汇入渗的减渗特性,通过开展浑水及清水膜孔灌入渗试验,建立了浑水膜孔灌自由入渗相对于清水的减渗率及浑水膜孔灌多向交汇入渗相对于自由入渗的减渗率与入渗时间之间的量化关系,提出了由清水膜孔灌自由入渗量推求浑水膜孔灌多向交汇入渗量的模型。结果表明:浑水膜孔灌自由入渗较清水的减渗量随入渗时间的延长而增大,但增大幅度慢慢变小,入渗后期其减渗量基本呈线性增加,其减渗率随时间的增大先快速增大后缓慢减小,入渗后期减渗率基本稳定;当入渗产生交汇后,入渗能力明显减小,多向交汇入渗和单向交汇入渗相对自由入渗的减渗率均随入渗时间的增长而增大,多向交汇入渗相对单向交汇入渗也存在减渗作用,3条减渗率曲线的变化率随着时间的增长而逐渐减小。     

矿渣型泥石流源区土体的入渗特性

[目的]分析矿渣型泥石流源区不同类型土体的入渗特性及差异,为矿渣型泥石流源区的流域水文过程分析提供可靠的基础数据。[方法]以小秦岭金矿区大西岔泥石流沟为研究流域,通过野外双环原位试验,分别测定大西岔沟源区的新矿渣,堆积1a的矿渣,堆积4a的矿渣,耕地和草地这5种不同类型土体的入渗特性,并以霍顿模型对试验数据进行了拟合率定。[结果]通过试验数据分析发现,新矿渣的初始入渗率最大,而堆积4a的矿渣入渗率最小;稳定入渗率方面,耕地的稳定入渗率最大,达到了0.062mm/s。[结论]土体的初始入渗速率由土体密实度决定;而土体的稳定入渗率则由土体的级配特性所决定。     

植被破坏对降雨入渗影响的试验研究

通过在不同地貌类型上的林地、采伐迹地、农地和裸露地随降雨强度对降雨入渗的影响,表明林地和采伐迹地入渗能力最大,农地次之,裸露地最小,证明了影响降雨入渗的主要原因是地面上的草灌及松软的枯枝落叶层。