非飽和土壤中大孔隙流及溶質(zhì)優(yōu)先遷移基本特性試驗(yàn)研究.pdf

1、優(yōu)先流是近年來針對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)所提出的新概念,它是一種較為常見的土壤水分運(yùn)動(dòng)形式,與土壤入滲、地表及地下水質(zhì)密切相關(guān),而大孔隙流是一種典型的優(yōu)先流現(xiàn)象。由于土壤中大孔隙的普遍存在,使水分及溶質(zhì)優(yōu)先通過這些通道形成的大孔隙流對(duì)土壤內(nèi)部水分和溶質(zhì)的運(yùn)移有十分顯著的影響。本論文通過室內(nèi)物理模擬試驗(yàn)及數(shù)學(xué)模型研究,從大孔隙的深度和有效面孔隙度兩個(gè)方面研究了模擬大孔隙對(duì)水分及溶質(zhì)在非飽和土壤中運(yùn)移規(guī)律的影響作用。取得了如下主要成果：
　　(

2、1)提出了研究模擬大孔隙域的特征指標(biāo)——大孔隙深度和有效面孔隙度的概念,試驗(yàn)結(jié)果表明所提指標(biāo)是合理的。利用一定范圍粒徑的砂石在特制的試驗(yàn)儀器和模具中模擬制作了不同深度及不同有效面孔隙度的大孔隙域。
　　(2)分析了水分在有同一模擬有效面孔隙度(Φ=1.8370％)、不同模擬深度大孔隙域非飽和土壤中的優(yōu)先運(yùn)移規(guī)律。得出試驗(yàn)條件下特征轉(zhuǎn)折時(shí)間Tp、累積入滲量、特征濕潤(rùn)鋒及瞬時(shí)入滲率等具有顯著的優(yōu)先遷移特征。給出了不同模擬深度大孔隙水分

3、入滲增量及單位大孔隙面積水分入滲增量比的概念,并進(jìn)行了定量分析和驗(yàn)證。
　　(3)分析了水分在有同一模擬深度(Z=15cm)、不同模擬有效面孔隙度大孔隙域非飽和土壤中的運(yùn)移規(guī)律,得出了水分入滲過程中特征轉(zhuǎn)折時(shí)間Tpe、水分累積入滲量、特征濕潤(rùn)鋒與有效面孔隙度在試驗(yàn)條件下的定量關(guān)系,并給予了驗(yàn)證,效果良好；分析得出了水分入滲過程中瞬時(shí)入滲率的變化有顯著的優(yōu)先流現(xiàn)象。
　　(4)分析了水分及溶質(zhì)在有不同的模擬深度和不同模擬有效面

4、孔隙度大孔隙域非飽和土壤中的滲漏出水水量和出水溶質(zhì)濃度的變化規(guī)律,建立了模擬大孔隙的深度和有效面孔隙度與累積出水水量和溶質(zhì)累積收獲量之間的定量數(shù)學(xué)關(guān)系；在特定試驗(yàn)條件下得出了溶質(zhì)在含模擬大孔隙域非飽和土壤中的縱向分布具有明顯的雙峰現(xiàn)象且縮短了溶質(zhì)向土壤深層運(yùn)移的時(shí)間及溶質(zhì)在非飽和土壤中以大孔隙域?yàn)橹行牡膹较蚍植家?guī)律,即呈現(xiàn)以大孔隙域?yàn)橹行某瘦椛錉?、沿徑向增大的?guī)律。
　　(5)建立了水分在有模擬大孔隙域非飽和土壤中運(yùn)移擴(kuò)散的雙重滲