指流形成机理及主要影响因素的初步实验研究

摘要

本文结合陕西省重点实验室访问学者专项计划项目,针对西北地区三种典型土壤(甘肃西峰土、陕西榆林土、新疆沙土)的特点开展有关均质土壤和层状结构土壤入渗规律的研究。旨在揭示和掌握均质土壤和层状结构土壤有关指流产生的基本规律,从而为充实指流理论及指导生产实践提供必要的科学依据。论文在充分了解国内外指流研究成果的基础上,通过室内系统地实验研究、数据拟合及机理分析,得到了如下主要成果:1为适应实验要求,研制了一系列实验装置,包括土箱、匀速移动供水装置等,为充分和非充分供水条件下的入渗实验提供了高精度的实验装置,是一项有特色的成果。2三种均质土样在充分供水、非充分供水、土壤水分再分布供水、原样土非充分条件下均没有指流产生,但当三种土样下方装入粗沙后即在层状土充分供水时却能产生指流。3上下层土质相差越大,饱和导水率相差越大,越容易产生指流。例如:在上层西峰土下层细沙情况下,指流出现的并不是很明显,但在上层西峰土下层粗沙情况下,指流却非常明显。4上层土壤的饱和导水率是下层土壤指流下移速度的一个关键影响因素,上层土样的饱和导水率越大,下层指流出现后下移的速度也就越大,反之上层土的饱和导水率小则下层土产生指流后,指流的推进速度慢。研究发现,下层土壤中指流的平均推进速度与上层土壤的饱和导水率之间呈线性关系。该结论对地下水污染预测具有重要意义。5采用指长Lp、指宽Bp及指锋推进速度Vp等指标作为量化指流发展过程分析的基本指标,经分析是合理的。主要问题和不足:由于受时间、实验设备等因素的限制,因此所取得的研究成果尚存在一定的局限性,今后在此基础上仍需进一步研究对其进行补充与完善;此外由于国内对土壤的指流研究尚处于起步的阶段,文中只是对有关现象进行了分析,尚未能在理论分析的基础上提出具有物理意义的合理模型。今后仍需对此开展深入研究。

目录

摘要

Abstract

1 综 述

1.1 研究背景

1.2 指流研究的国内外发展概况

1.3 论文研究的内容及方法

1.4 技术路线

2 实验设备和方法

2.1 实验设备

2.2 实验方法

3 均质土壤在充分供水条件下的入渗

3.1 所选土样的基本特征

3.2 三种均质土样在充分供水条件下的入渗特征

3.3 三种土壤入渗对比

3.4 小节

4 均质土在非充分供水条件下的入渗

4.1 非充分供水条件下的入渗分析

4.2 新疆沙土非充分供水入渗实验

4.3 榆林土非充分供水入渗实验

4.4 西峰土非充分供水入渗实验

4.5 小结

5 原样土在非充分供水条件下的入渗

5.1 原样新疆沙土非充分供水时的入渗

5.2 原样榆林土非充分供水时的入渗

5.3 原样西峰土非充分供水时的入渗

5.4 三种土样在再分布条件下的入渗

5.5 小结

6 层状土入渗

6.1 层状土指流现象的实验观察

6.2 上土下土时的层状土充分供水入渗实验

6.3 上土下细沙时的层状土非充分供水入渗实验

6.4 上土下细沙时的层状土充分供水入渗实验

6.5 上土下粗沙时的层状土充分供水入渗实验

6.6 内蒙古地区砒砂岩土对上述指流实验的验证

6.7 小结

7 指流特征分析

7.1 层状土指流特征分析

7.2 指流的体形特征及其变化规律

7.3 指流的速度特征及其变化规律

7.4 国外指流研究及其模型简介

7.5 对均质土、原样土在充分及非充分供水条件下未产生指流的思考

7.6 小结

8 结论

8.1 主要研究成果

8.2 存在的问题和不足

致 谢

参考文献

附图

附录:攻读硕士学位期间发表论文及参加的主要科研项目