非饱和土壤

摘要： 为深入探究土壤的非线性流变特性,以某省工业区周边重金属污染土壤为研究对象,制备重金属污染非饱和土壤样本,设计实验过程与施压方案后,利用伯格斯土流变模型表达蠕变性,通过力学试验研究受重金属污染后的非饱和土壤的蠕变性能。研究结果表明重金属污染非饱和土壤应力数值较低时,其蠕变形式表现为瞬时位移;水平加载的应力数值越高,重金属污染非饱和土壤的蠕变量逐渐增加,其蠕变形式由等速蠕变逐渐转向加速蠕变;重金属污染的非饱和土壤内含水率数值越高,土壤的蠕变数值越大;非饱和土壤内的重金属含量和种类与其蠕变率成正比例关系。

摘要： 季冻区普遍存在的积雪覆盖和冻融循环过程会导致包气带土壤水分运移更加复杂。针对上述现象,设计并开展了积雪-冻融耦合作用下非饱和土壤原位观测试验和室内土柱观测试验,探究不同深度、不同积雪覆盖条件对土壤水分运移的影响,定量计算融雪入渗量。结果表明:积雪覆盖下土壤水分运移受气象条件、积雪条件、土壤深度、土壤温度及盐分等因素综合影响;厚层、高密度积雪对土壤保温效果好,融化锋面更深、推移更快;雪层厚度增大2倍融雪入渗量是自然雪层入渗量的2倍,雪层密度增大2倍融雪入渗量是自然积雪入渗量的1.22倍。因此,合理改变积雪密度,可以影响季冻区融雪与冻融过程中包气带水分入渗补给,达到合理利用土壤水资源的目的。

摘要： 【目的】分析非饱和土壤中大孔隙流现象的影响因素及影响特点。【方法】在装有粉砂壤土的土槽中人工造出直径4 mm的通地表和不通地表的孔隙进行滴灌试验,设置3种灌水量:50、60、70 L;3种孔隙长度:50、60、70 cm;3种土壤初始含水率:5.7%、9.9%、13.3%。通过测定孔隙不同长度处的孔壁土壤含水率及相应长度处基质流区的含水率,并计算其相应的基质吸力,分析孔隙中出现大孔隙流的概率。【结果】土壤中出现大孔隙流的现象具有一定的随机性,孔隙上部(0~30 cm)出现大孔隙流的概率在2.08%~7.14%之间,下部(40~70 cm)出现大孔隙流的概率在14.58%~19.05%之间,上部出现大孔隙流的概率小于下部出现大孔隙流的概率;通地表孔隙出现大孔隙流的概率(13.04%)小于不通地表孔隙出现大孔隙流的概率(27.54%);3种影响因素对出现大孔隙流的影响程度为:孔隙长度最大,初始含水率次之,灌水量最小。【结论】非饱和土壤中,孔隙长度对出现大孔隙流的概率影响较大;大孔隙流现象通常出现在孔隙的下半部分。

摘要： 【目的】研究不同断面结构的暗管在非饱和土壤中的排水排盐效果。【方法】选用了4种断面结构的暗管在室内进行土柱滴灌排水试验;其中,T1为底部不透水的圆形暗管,T2为底部不透水的等边三角形暗管,T3为底部带不透水翼的圆形暗管,T4为底部带不透水翼的等边三角形暗管;各暗管均由金属丝网构成,外裹无聚酯长丝针刺无纺土工布作滤层。供试土壤为砂土,每个土柱灌水7 L,每个处理设置5个重复。利用MATLAB平台对4种暗管周围的非饱和土壤水分运动进行了模拟。【结果】T2处理的拦截面宽度大于T1处理,其对水分的吸持能力是T1处理的2倍;且对土壤水分绕流现象的抑制作用比T1处理的性能略好。T2处理的暗管出水时间比T1处理的提早7.45h;对暗管增加底翼后,可增强其抑制土壤水绕流的能力,提高其排水排盐效果;其中,T3、T4处理的暗管底部50cm处的土壤含水率分别为17.02%±0.37%和16.62%±0.77%,均小于T1、T2处理同位置处的土壤含水率;T3、T4处理的排水量分别比T1、T2处理的值增加119.8 mL和119.7 mL,排盐量增加16.76 g和18.83 g;T3、T4处理的暗管出水时间分别比T1、T2处理的出水时间提前9.79 h和3.47 h。通过数值模拟进一步验证了T2处理可以抑制绕流;暗管增加底翼后,可进一步提高其抑制绕流的能力。【结论】在非饱和土壤中,三角形断面暗管抑制土壤含水率绕流的作用好于圆形断面暗管的同类能力;暗管增加底翼后,可以进一步提高其对绕流现象的抑制作用,提高其排水排盐能力。

摘要： 本文研究了植被对非饱和瞬态条件下浅层土壤稳定性的影响,讨论了植被对边坡稳定性的两个主要积极影响。利用生态水文模型对根系分布进行了评价,预测了根系密度随当地气候条件的变化,得出结论土壤力学效应往往比雨季土壤水文效应更为相关,其深度可达平均根系深度的两倍。

摘要： 土壤入渗是自然界水分转化的主要过程.文中在分析现有土壤入渗实验教学的不足的基础上,采用数值仿真的方法,建立了非饱和土壤入渗模型,采用MATLAB App Designer开发了非饱和土壤仿真软件.实现了不同条件下土壤入渗过程数值仿真,可有效补充室内试验的不足,使学生全面理解非饱和土壤入渗过程.

摘要： 为更好地利用雨水花园蓄渗雨水径流补给地下水,缓解城市化对水环境的不利影响,通过花园集中入渗雨水径流实验,监测雨水花园流量变化过程及地下水、土壤水的变化情况,研究集中入渗对非饱和土壤含水量和地下水的影响.结果显示,对于强度小、历时短的降雨,雨水径流先储存于非饱和土层,后被消耗,无法补给地下水;对于大雨和暴雨的径流,2.3 m深的非饱和区补给水量约为饱和区的7.3倍.地下水接受入渗补给具有滞后性,特别是地下水位埋深较大时,滞后现象更为明显.

摘要： 为获得斥水性土壤抗剪强度的变化规律,采用二甲基二氯硅烷(dimethyldichlorosilane,DMDCS)作为斥水剂,获得了不同斥水程度的改性砂土.在此基础上配制了不同斥水剂体质比和不同含水率的改性砂土及不同亲水黏土质量分数的改性混合土,并采用非饱和土直剪仪开展了不固结不排水剪强度试验.结果表明:1)不同DMDCS体质比下的5种改性砂土斥水等级均为极度.改性混合土的斥水等级受DMDCS和黏土含量的共同影响.相同DMDCS体质比下,随着黏土含量的增加,改性混合土的斥水性能不断减弱;相同黏土含量下,随着DMDCS体质比的增加,改性混合土的斥水性能不断增大.2)不同DMDCS体质比、含水率及黏土含量下的改性土壤抗剪强度均可用摩尔-库仑强度准则描述.DMDCS体质比从0增至1％时,黏聚力从19.6陡降至10.4 kPa,随后缓慢降低,最终趋于稳定.内摩擦角则随着DMDCS体质比的增加缓慢减小,从0时的16.2o降至3％时的11.8o;随着含水率的增加,改性砂土黏聚力逐渐减小,而内摩擦角呈先升后降形态;随着黏土含量的增加,改性混合土黏聚力显著增大,内摩擦角表现为先升后降,变幅不大.纯改性砂土的黏聚力仅为9.3 kPa,而掺入5％的黏土时,其黏聚力骤升至27.2 kPa;当黏土质量分数为50％时,混合土黏聚力为55.1 kPa;内摩擦角最大值为16.2°(黏土质量分数15％),最小值为9.7°(黏土质量分数50％).该成果可为深入研究斥水性土壤力学性能及工程应用提供参考.

摘要： 为进一步认识微润灌土壤水分运动规律,进而指导微润灌工程设计,依据非饱和土壤水分运动理论,建立了竖直微润灌土壤水分运动模型,并用SWMS-2D软件进行求解.通过室内试验,对单位长度微润管入渗量、土壤湿润锋运移值和土壤剖面含水率等指标的模拟值进行分析验证.结果表明,模拟值与实测值一致性较好,所建模型能比较真实地反映竖直微润灌土壤水分运动的状况,利用SWMS-2D软件对竖直微润灌土壤水分运动进行模拟具有可行性.%Further understanding of the soil water movement in moistube-irrigation can be guidance for engineering design. A mathematical model of soil water movement in vertical moistube-irrigation was established based on the unsaturated soil water movement theory. The model was then solved by the SWMS-2D software. The simulated indexes, including the infiltration capacity per unit length,movement of the soil wetting front and moisture content in the soil profiles were verified by indoor moistube-irrigation experiments. It shows that the simulated results agreed well with measured values,indicating that the model can truly reflect soil water movement during moistube-irrigation. It is feasible to simulate soil water movement for the vertical moistube-irrigation is proved by SWMS-2D.

摘要： 核素迁移是放射性废物处置关注的重要内容之一,开展氚在干旱地区土壤中迁移规律研究对放射性废物处置场等核设施选址、建设的安全评价具有重要意义.通过相关实验和理论分析工作,对氚在干旱地区非饱和土壤中迁移特征参数、影响因素及迁移机理进行研究,并对有关问题进行探讨.总体上,氚在非饱和土壤中缓慢向下迁移,但在某些时段其比活度峰值略有上移.天然条件下,引起非饱和带中核素迁移的主要机制是水分运移,土壤含水量的增加有利于氚在土壤中的迁移.氚在土壤中的迁移明显受到地表蒸发和降雨的影响.土壤氚含量与土壤pH成正比.由于分子扩散作用相对较强,氚出现了横向迁移的现象.经分析,干旱地区是放射性废物处置的合适地区,尤其适宜于低中水平放射性废物进行近地表处置.

摘要： 本文在Campbell模型和de V-1模型的基础上,以Campbell模型为主,结合de V-1模型,提出了一种新的预测土壤热导率温度效应的模型.并和前两种模型的计算结果进行比较,表明该模型能够更好地预测土壤热导率.同时基于该模型,分析了土壤温度和体积含水率两个变量对不同类型土壤热导率的影响.该研究为地埋管换热器周围非饱和土壤热湿耦合迁移模型的建立提供新的思路.

摘要： 根据邢台市平原区土壤环境状况,分析氮污染源在非饱和土壤中迁移规律,根据地下水监测资料,定量分析地下水中各类氮污染物的分布特征.氮类污染物在土壤中转化特征为:氨氮随地下水下移过程中,大部分被土壤吸附;亚硝酸盐氮中间产物,存在时间有限,对地下水的影响不明显;硝酸盐氮溶于水,入渗到地下水中,对地下水造成污染.通过对氮类污染物在非饱和土壤中的迁移规律分析,为合理使用化肥,保护地下水源提供科学依据.

摘要： 本文通过数值模拟与分析,建立了氚在干旱地区非饱和土壤中纵向迁移的一维数值模拟方程.模拟结果表明,土壤液相中氚比活度的峰值在缓慢向土壤深部移动,峰值纵向迁移平均速率为0.956cm/d;随着时间的增加,峰值不断减小,氚比活度的纵向分布迅速趋于平缓.经与实验值比较,修正后的一维数值模拟模型可较好地模拟氚在干旱地区非饱和土壤中的纵向迁移.

摘要： 本文针对地埋管换热器，通过研究非饱和土壤的热湿迁移理论，在极坐标下建立了地埋管换热器周围非饱和土壤的热湿迁移数学模型，并采用数值方法对两种模型进行求解。在定热流作用下土壤的湿分迁移现象主要集中在钻孔壁附近，向土壤中排热会使得钻孔壁附近的含湿量降低。在向土壤中排热时存在一个临界的初始含湿量θcr，当土壤初始含湿量大于θcr时，因为湿分迁移量较小，湿分迁移对土壤热物性基本上没有影响，可以认为土壤的导热系数与比热容均为常数，不随时间变化;当土壤初始含湿量低于θcr时，随着排热的进行湿分的迁移会引起钻孔壁附近土壤热物性发生明显变化。而纯导热模型中认为土壤的导热系数为一常数，在含湿量低于θcr时会与热湿迁移模型产生较大误差。相同热流量作用下，土壤初始含湿量越高，钻孔壁温度变化较小，有利于地埋管与土壤之间的换热。

摘要： 土壤储热技术作为一种提高可再生能源系统利用效率的有效方式,逐渐得到了世界范围内的关注和应用,是国内外可再生能源领域的研究热点之一.探索非饱和土壤在储热过程中的热湿迁移机理对土壤储热系统优化设计具有重要意义.本文根据实际工程中较普遍使用的竖直地埋管换热器建立了圆柱形热湿迁移试验台,完成了初始热源温度80°C工况下,初始体积含水率分别为8.75％和20％的非饱和土壤的热湿迁移试验,试验结果表明:该模型得到的湿度场、温度场的变化趋势与实际相符,受水分迁移和远边界传热的影响,温度先急剧升高然后缓慢升高最后趋于稳定.水分主要受温度梯度和重力的影响沿径向和竖直方向都发生了迁移.高温储热时温度场和湿度场是相互影响的,不可忽略水分迁移的影响.较高含水率条件下，水分迁移现象更加明显，并且随着深度的增加，重力效应下的水分迁移特别明显，相应地也会影响到温度的变化规律，进而对整体的储热效率产生较大的影响。但要想量化重力作用的影响，还需作相关的试验，进行探讨。在不同初始含水率的土壤的高温储热过程中，初始含水率使近壁面处的温度场变化不同，初始含水率在20%时较8.75%时更有利于非饱和含湿土壤的储热。较高含水率下中间层60 cm处土壤径向的含水率分布呈现非单调性特征，而且温度也表现出相似的特征，该现象可能与土壤水分的蒸发-扩散-冷凝过程所引起的土壤孔隙周围导热系数变化有关，但具体的内在关系，需要以后进一步探讨。

摘要： 本文在极坐标下建立了地埋管换热器周围非饱和土壤的热湿迁移数学模型与纯导热数学模型,采用有限体积法对两种模型进行了数值求解.模拟结果表明,向土壤中排热会使得钻孔壁附近的含湿量降低.当土壤初始含湿量较大时,土壤中湿分迁移对土壤热物性基本上没有影响,纯导热模型与热湿迁移模型模拟土壤与地埋管换热器之间的换热现象时基本一致;当土壤初始含湿量较小时,热作用对钻孔壁附近的湿迁移影响较为显著,土壤热物性会随之发生变化,此时纯导热模型与热湿迁移模型计算差值较大.

摘要： 畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型对改进畦灌施肥技术，提高田间氮肥利用率及促进灌溉农业可持续发展具有重要意义。本文从地面灌溉水流运动模型、地面灌溉溶质运移模型、非饱和土壤水流溶质运移转化模型及地表与非饱和土壤水流溶质运移模型集成等四个方面评述了畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型研究现状及其存在的问题，结论认为，有必要引入二维非饱和土壤水流溶质运移模型，以构建一维地表与二维非饱和土壤水流溶质运移集成模型并扩展其功能，使之也能模拟土壤多组分溶质运移转化；求解地表溶质运移对流弥散方程ADE时，应研究更为高效便捷的方法，以更有效解决数值误差问题，同时避免有限差方法存在的局限。

摘要： 对非饱和土壤高温储热热湿迁移过程进行了模拟计算。结果表明，土壤热湿迁移中的湿度场明显滞后于温度场，且与土壤特性有很大关系。对于水力传导性较差的土壤，在高温储热初期，靠近热源的地方容易产生湿份聚集，使得湿度曲线出现一个短期峰值。与低温储热相比，土壤高温储热时湿度迁移对温度场的影响较大，温度场呈整体降低趋势，变化幅度顺序为：砂土>壤土>粘土。

摘要： 根据质量守恒原理,推导了非饱和土壤水动力弥散系数的计算公式.基于野外试验数据,计算了非饱和土壤的水动力弥散系数.研究结果表明,非饱和土壤水动力弥散系数与孔隙流速呈正比.该方法物理概念明确,计算公式简单,使用常规仪器就可以完成.

摘要： 本发明公开了一种土壤水分非饱和条件下土壤溶液原位提取方法及其装置，包括第一陶土头，所述第一陶土头和第二陶土头分别与第一传输管和第二传输管密封粘接为一体，所述第一传输管内部插入有溶液提取管的一端，所述三通上螺纹密封连接有真空表，所述土壤溶液采集瓶内部插入有第二软导管的一端，所述恒压管的底端与第三软导管密封粘接，所述第三软导管上法兰连接有阀门c。该土壤水分非饱和条件下土壤溶液原位提取方法及其装置，能够解决现有装置在土壤含水率较低时提取困难，有限时间内提取土壤溶液体积少不能满足分析需求的问题，提高装置提取效率，同时实现在近似田间持水量状态下提取土壤溶液，更能代表土壤各元素含量的田间实际情况。

摘要： 一种时域反射非饱和渗透仪，筒盖(11)中心位置开有出气口(1)；筒盖(11)与筒壁(8)连接处以第一橡皮圈(2)进行密封，底座(10)与筒壁(8)连接处以第二橡皮圈(6)进行密封；筒壁(8)内部等间距布置有5个埋入式波导(3)，筒壁(8)内土样与底座(10)间用透水石(4)进行隔离，底座上对应的透水石位置分别开有进水口(7)和出水口(5)。一种测定土体的非饱和渗透系数的方法，通过时域反射探针测定固定位置上的土体含水量，借助事先测得的被测土体的土水特征曲线，最终采用瞬时截面法，求取被测介质的非饱和渗透系数。本发明可运用于不同土样(原状或重塑)的非饱和渗透系数的量测，提高准确性。

摘要： 本发明涉及一种土壤水分特征曲线与非饱和渗透系数测定装置及方法，该装置包括用以放置待测土样的样品容器、称重件、以及用以测量待测土样负压的负压测量系统；该方法包括首先对待测土样进行饱水处理及测得初始质量及负压，随后使待测土样蒸发失水并测得该过程中待测土样的失水量及负压，最后对待测土样进行烘干并测得烘干后的质量，并结合白金汉‑达西公式得到待测土样的土壤水分特征曲线与非饱和渗透系数。本发明涉及的装置结构简单，方法便于实现，且成本低，测得的结果精准可靠。

摘要： 一种土壤饱和?非饱和区多深度多数目取水装置，包括相互连通的取水系统、真空系统以及集水系统；真空系统主要由真空室（21）、真空罐（22）和真空泵（23）通过管道依次连接构成；集水系统包括数个结构相同的集水装置，每个集水装置主要由置于真空室（21）外侧的集水瓶（31），设于真空室（21）的A侧壁并用于连通真空室（21）与集水瓶（31）的通气管（32），以及进水端由真空室（21）的B侧壁穿入、出水端由通气管（32）穿出并伸入集水瓶（31）、中部位于真空室（21）内部的输水管（33）构成。本实用新型利用一真空室形成负压环境，将多个取水陶瓷头连接在该真空室上，从而可以同时抽取土壤饱和?非饱和区多深度多个取水点的水样。

摘要： 本发明涉及土壤蒸发实验技术领域，提供一种非均质非饱和土壤蒸发过程示踪装置及方法，所述装置包括：柱体，设置为第一端开口、第二端封闭的筒体结构；透水板，设有多个透水孔，透水板设置于柱体内且与柱体的第二端之间形成空腔；隔板，设置于空腔，且隔板的第一端与透水板相连接，第二端与柱体的第二端相连接，以将空腔分隔为相互独立的两个腔室；多孔板，设置于柱体内，且用于将透水板与柱体的第一端之间的空间分隔为两个容纳空间，两个容纳空间与两个腔室一一对应地连通，且两个容纳空间分别用于放置不同的土壤。隔水片，可拆卸地设置于柱体内，并用于封堵和打开多孔板。所述装置能够为蒸发实验提供与实际相符的初始条件以及蒸发条件。

摘要： 本申请公开了饱和‑非饱和土壤中溶液中硝态氮浓度原位在线测量方法。本技术方案中，饱和土壤条件下，土壤水通过陶瓷渗透膜直接进入测量室，非饱和条件下，通过建立土壤溶液‑陶瓷渗透膜‑测量室水体联系使得土壤溶液中污染物进入测量室，土壤溶液中NO3‑N在浓度梯度的作用下透过膜体进入测量室内。通过解析方法对测量条件下的溶质迁移方程进行求解，确定土壤溶液浓度和测量室内水体浓度函数关系，基于所建立的测量室～土壤溶液NO3‑N浓度函数关系，确定土壤溶液中的NO3‑N的浓度。本项发明为饱和‑非饱和土壤主要污染物(NO3‑N)在线、连续过程监测提供了方法支持。

摘要： 本申请公开饱和‑非饱和土壤介质条件下污染物迁移模型装置由主体部分、恒定水位水箱和溶质喷洒装置三个部分组成，所述主体部分与恒定水位水箱通过透明软管相连，溶质喷洒装置设在主体部分上端；本申请设计的迁移模型较以往的饱和土壤介质模型更能全面真实地刻画野外自然状况的土壤原始结构分布类型，其模拟试验结果更具科学性；本申请公开的迁移模型具有持续投入污染物且能保证模型整体介质条件不改变的优点，即在原有马氏瓶工作原理的基础上做出了改进，能够在恒定流速的前提下，使其保持一个低流速状态，直接提高了模型的实用性。

摘要： 本发明涉及土壤蒸发实验技术领域，提供一种非均质非饱和土壤蒸发过程示踪装置及方法，所述装置包括：柱体，设置为第一端开口、第二端封闭的筒体结构；透水板，设有多个透水孔，透水板设置于柱体内且与柱体的第二端之间形成空腔；隔板，设置于空腔，且隔板的第一端与透水板相连接，第二端与柱体的第二端相连接，以将空腔分隔为相互独立的两个腔室；多孔板，设置于柱体内，且用于将透水板与柱体的第一端之间的空间分隔为两个容纳空间，两个容纳空间与两个腔室一一对应地连通，且两个容纳空间分别用于放置不同的土壤。隔水片，可拆卸地设置于柱体内，并用于封堵和打开多孔板。所述装置能够为蒸发实验提供与实际相符的初始条件以及蒸发条件。

摘要： 本发明涉及一种非饱和土壤溶质迁移实验装置，装置包括：柱体装置、收集装置、进气装置、喷淋装置；柱体装置包括：中空的柱体本体、布气多孔板、过滤网、土壤层、砂石层；布气多孔板设置在所述柱体本体的底部；过滤网设置在柱体本体底部，且距离布气多孔板具有第一距离；所述砂石层设置在所述布气多孔板和所述过滤网之间；土壤层设置在柱体本体的内部中过滤网的上方，土壤层的上端距离柱体本体顶端具有第二距离；喷淋装置用于向柱体装置中的土壤层喷淋溶液；进气装置通过所述布气多孔板与柱体装置连接，进气装置用于通过布气多孔板向所述柱体本体进气；收集装置与所述柱体装置底部连接，用于收集所述柱体装置排出的液体。

摘要： 本实用新型属于土壤测试领域涉及土壤水测试领域，一种简易非饱和土壤水分扩散率测定装置，主要包括供排水系统、水平土柱扩散装置；所述供排水系统主要包含供水箱、集水箱、排水管、输水管、溢流管；所述水平土柱扩散装置的内部空间主要分隔成水室、滤层室、水平土柱室，所述水室与滤层室、滤层室与水平土柱室之间，分别用带孔的隔板间隔开，所述水平土柱扩散装置上部设有翻盖,水平土柱室侧壁上设有多个取土孔,所述输水管与水平土柱扩散装置的水室相连通。本实用新型结构简单、成本低廉、组装方便，能够提高实验效率，操作简单方便，有机玻璃橡胶软管等材料易得，可以有效地进行土壤扩散率测定实验。