基于图像法的非均质砂土介质中水分饱和过程研究

摘要

水分运移是当今水文地质领域的研究热点,其在农业农田灌溉、水利水资源开发利用等方面有着较为广泛的应用。本试验基于图像法,通过在室内建立二维砂槽模型并装填粗砂粗砂透镜体,按照一定的时间间隔对水分运移过程进行拍摄,并在试验后整理和绘制锋面图,研究非均质砂土介质中水分的饱和过程中的分布规律和运移特征。研究表明中砂介质的入渗速度逐渐降低,粗砂透镜体的入渗速度逐渐增大,介质的非均质性会影响水分的运移,且介质的非均质性越大,水分运移波动越大,在粗砂透镜体和中砂介质的交界面附近水流会出现绕流,两者锋面线高差最大时约8~9 cm。水分运移还受到毛细力的作用,水分会向毛细管越多、孔隙越小的细颗粒方向优先运移,之后再填充粗砂透镜体。随着进行时间的增加,入渗速度降低。在粗砂透镜体和中砂介质的交界面非均质性较强,使得锋面线整体呈现“凹”型,但此阶段中砂介质的速度变化了0.044 cm/min,粗砂透镜体的速度变化了0.161 cm/min,在相同时间内,粗砂透镜体的入渗速度会快于中砂介质,说明粒径越大,渗透性越大,水分运移越快。