基于Fick第二定律的非饱和土中汽态水等温扩散研究

摘要

干旱地区非饱和土中汽态水扩散是水分迁移的主要组成部分,这对农业和工程应用具有重要影响.为了揭示非饱和土中汽态水扩散机理,研制了汽态水扩散试验装置,进行了非饱和土汽态水扩散室内试验.试验结果表明非饱和土中汽态水扩散特性符合Fick第二定律.基于Fick定律,建立了等温条件下非饱和土汽态水扩散的数学模型,分析了初始含水率梯度、初始含水率分布、土体类型和温度等因素对汽态水扩散系数的影响.结果表明:用所建的数学模型计算的含水率与室内试验结果吻合较好;汽态水扩散系数随着初始含水率梯度和温度的增加而增大;在初始含水率梯度一定的条件下,汽态水系数随着这干土段和湿土段基质吸力比值的增大而增大;含水率和土颗粒粒径均对汽态水扩散系数有所影响,致使土体类型对汽态水扩散系数的影响比较复杂.