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基于AHFO技术的毛细水运移模型验证试验研究

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岩土工程学报 2019年第2期41卷 376-382页

作者：郝瑞施斌曹鼎峰魏广庆张岩梅世嘉南京大学地球科学与工程学院江苏南京210046 苏州南智传感科技有限公司江苏苏州215123

为了验证常用的描述毛细水运移模型的准确性,设计了室内模型试验,采用主动加热光纤法(简称AHFO)对砂土模型中的毛细水运移进行了测试。根据测试结果,分析了毛细水入渗模型Green-Ampt模型、Terzaghi毛细水上升模型和毛细水最大上升高度... 详细信息

为了验证常用的描述毛细水运移模型的准确性,设计了室内模型试验,采用主动加热光纤法(简称AHFO)对砂土模型中的毛细水运移进行了测试。根据测试结果,分析了毛细水入渗模型Green-Ampt模型、Terzaghi毛细水上升模型和毛细水最大上升高度预测模型Lane模型、Peck模型的特点和预测精度。试验分析结果表明:对于砂性土,毛细水上升过程可以分为两个阶段,第一阶段(约前50 h),Green-Ampt模型和Terzaghi毛细水上升模型预测的毛细水上升高度值均低于实测值,Terzaghi模型拟合精度高于Green-Ampt模型;第二阶段(约50h后),Green-Ampt模型和Terzaghi模型预测值均高于实测值,且Green-Ampt模型拟合精度高于Terzaghi模型。这两个模型预测精度随时间的变化现象是与其所用的假设条件和土体物理性质变化有关。Peck模型的误差低于Lane模型,为2.60 cm,而Lane模型由于只考虑了有效粒径D10,误差高达8.58 cm。利用Green-Ampt模型可反演土的饱和渗透系数与湿润锋处基质吸力。研究成果为常用毛细水运移模型选择和误差分析提供了实测依据。

关键词：毛细水运移模型主动加热光纤法(AHFO) 砂土模型试验误差分析对比分析

基于AHFO方法的Green-Ampt模型K0取值试验研究

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南京大学学报（自然科学版） 2018年第6期54卷 1085-1094页

作者：梅世嘉施斌曹鼎峰魏广庆张岩郝瑞南京大学地球科学与工程学院南京210023 苏州南智传感科技有限公司苏州215123

利用Van Genuchten经验函数拟合土水特征曲线,可获取反应土壤物理特性的参数m和n,求得体积含水率θ下的非饱和导水率Kθ,再利用Kθ代替饱和导水率K0,可获得Green-Apmt的修正模型.过去受测试手段的限制,这类修正方法还未经过试验精确验证... 详细信息

利用Van Genuchten经验函数拟合土水特征曲线,可获取反应土壤物理特性的参数m和n,求得体积含水率θ下的非饱和导水率Kθ,再利用Kθ代替饱和导水率K0,可获得Green-Apmt的修正模型.过去受测试手段的限制,这类修正方法还未经过试验精确验证;传统的点式测量手段可通过数个点的体积含水率数据推测整个土壤的体积含水率剖面和湿润锋的位置,引起的误差常常比较大.利用分布式的主动加热型的体积含水率光纤测试方法(actively heated fiber optic method,AHFO),定位精度可达2.5cm;设计了模型桶中砂土垂直向上入渗的渗流试验,测试了试验过程中土壤体积含水率剖面,并采用AHFO技术实时定位湿润锋的位置,大大提高了湿润锋定位准确性.基于实测的体积含水率剖面及湿润锋位置,对K0修正前后Green-Apmt模型的准确性进行了测试.结果表明:(1)非饱和土的渗透系数Kθ远小于饱和土的渗透系数K0,其大小可依据土壤特征曲线和AHFO法测得的土壤体积含水率确定,本次试验修正系数约为0.1;(2)湿润锋垂向运移距离与时间符合修改K0后的Green-Apmt模型;(3)AHFO法具有连续性和精确性的优点,可以作为评价土壤湿润过程的有效测试手段.

关键词：非饱和土渗透系数 AHFO技术概化湿润锋 Green-Ampt模型 Van Genuchten经验函数

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土中水平渗流AHFO方法监测试验研究

防灾减灾工程学报 2019年第5期39卷 708-714页

作者：张岩施斌曹鼎峰魏广庆郝瑞梅世嘉南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 苏州南智传感科技有限公司江苏苏州215123

土中的水平渗流影响着土体的结构强度,受测试技术的限制,目前还缺少有效的手段对其水平运移规律精确测定。采用基于分布式测温技术(DTS)的主动加热光纤法(AHFO),设计室内模型试验,测试土中一维水平渗流过程中含水率的变化,拟合了渗流时... 详细信息

土中的水平渗流影响着土体的结构强度,受测试技术的限制,目前还缺少有效的手段对其水平运移规律精确测定。采用基于分布式测温技术(DTS)的主动加热光纤法(AHFO),设计室内模型试验,测试土中一维水平渗流过程中含水率的变化,拟合了渗流时间与湿润锋运移距离、累积入渗量以及入渗率之间的关系,并对测试结果进行了评价。结果表明:利用AHFO可对任一时刻的湿润锋位置进行准确定位,湿润锋水平向运移距离与时间的关系满足Green-Ampt模型;利用AHFO法所测水平向含水率分布积分所得的累积渗入量与量筒所测实际加水量之间具有很好的一致性,累积渗入量与时间对数呈线性关系;入渗速率随着时间增长逐渐减小,与入渗时间平方根间可用一反比例函数描述。

关键词： Green-Ampt模型 DTS技术 AHFO法分布式光纤一维水平渗流

多深度地下水水质监测体系在滨海咸淡水界面探测中的应用

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地质论评 2023年第S01期69卷 476-478页

作者：贾正阳杨海陈孜梅世嘉姜月华周权平中国地质调查局南京地质调查中心南京210016 自然资源部流域生态地质过程重点实验室南京210016

滨海滩涂作为种盐碱地,是我国重要的后备土地资源,但其因为含盐量高、大部分作物难以生长,亟待改良。在盐碱地的改良过程中,需要时刻关注地下水的水盐运移过程,其中表层水体是土壤包气带的下边界,受气象条件(降雨、蒸发)以及农业灌溉等... 详细信息

滨海滩涂作为种盐碱地,是我国重要的后备土地资源,但其因为含盐量高、大部分作物难以生长,亟待改良。在盐碱地的改良过程中,需要时刻关注地下水的水盐运移过程,其中表层水体是土壤包气带的下边界,受气象条件(降雨、蒸发)以及农业灌溉等人工活动的影响,是重要的水质参数监测区,盐分含量相对较低,而盐度极高的古海水埋藏于地下较深处。

关键词：多深度水质监测咸淡水界面、滨海盐碱地

基于GIS的宁波梅山岛工程建设地质适宜性评价

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海洋科学 2020年第5期44卷 133-140页

作者：杨国强金阳李云姜月华顾轩梅世嘉张鸿中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016

从地质条件、地质环境及地质资源等多角度出发,建立包括地形地貌工程地质、水文地质、不良地质作用和地质灾害、活动断裂和地震效应、岸线资源等6个评价要素,15个评价因子,4个因子划分等级的多层次海岛工程建设地质适宜性评价指标体系,... 详细信息

从地质条件、地质环境及地质资源等多角度出发,建立包括地形地貌工程地质、水文地质、不良地质作用和地质灾害、活动断裂和地震效应、岸线资源等6个评价要素,15个评价因子,4个因子划分等级的多层次海岛工程建设地质适宜性评价指标体系,并利用GIS空间分析技术对宁波梅山岛进行评价。在此基础上,叠加梅山岛生态红线管控区,将二级管控区划分为适宜性差区。评价结果表明:梅山岛工程建设适宜性总体良好,适宜-较适宜工程建设区面积占比达75.5%,可满足近期规划建设用地需求;近深水岸线区均为适宜-较适宜,其中未开发利用长度6.1km,可有效支撑梅山岛国际港口城市新城区建设。该评价结果可为梅山岛的开发利用及生态保护提供科学依据,同时对完善工程建设地质适宜性评价体系具有一定的理论意义。

关键词：海岛 GIS 工程建设适宜性评价生态

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河流崩岸研究进展和问题讨论

地球科学前沿（汉斯） 2021年第2期11卷 213-223页

作者：顾轩姜月华杨国强金阳梅世嘉张鸿中国地质科学院北京中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京

河流崩岸是江河沿岸常见的地质现象,具有不可忽视的破坏性,随着岸线的开发和利用,河流崩岸逐渐受到相关学者和政府部门的关注和重视。为了加强读者对于国内外河流崩岸研究的了解,推动河流崩岸的相关研究进程,本文通过参考大量河流崩岸... 详细信息

河流崩岸是江河沿岸常见的地质现象,具有不可忽视的破坏性,随着岸线的开发和利用,河流崩岸逐渐受到相关学者和政府部门的关注和重视。为了加强读者对于国内外河流崩岸研究的了解,推动河流崩岸的相关研究进程,本文通过参考大量河流崩岸的研究资料与文献,回顾了国内外河流崩岸的研究历程,对河流崩岸的监测手段、模拟方法以及形成机制3个方面的研究进展进行评述。在此基础上,本文讨论了目前崩岸研究存在缺乏多学科融合研究、理论模式不完善、模拟方法不准确的问题。提出要利用先进的监测技术和方法,扩大崩岸研究的时间尺度和空间尺度,加强崩岸的灾害链研究,为预测河流崩岸及制定防治措施奠定基础。

关键词：河流崩岸监测手段模拟方法形成机制

长江干流水化学成因与风化过程CO_(2)消耗通量解析

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水文地质工程地质 2022年第1期49卷 30-40页

作者：张鸿周权平姜月华金阳杨国强顾轩梅世嘉王晓龙中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016 自然资源部流域生态地质过程重点实验室江苏南京210016 中国地质科学院研究生院北京100037 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008

长江流域面积巨大,岩性多变,加之三峡大坝等重大水利工程的影响,干流河水的水化学成因存在较大争议。此外,以往研究中流域矿物风化过程的碳汇通量估算一般基于阳离子来源分析,但该算法通常涉及多种矿物端元的参数选取,结果具有不确定性... 详细信息

长江流域面积巨大,岩性多变,加之三峡大坝等重大水利工程的影响,干流河水的水化学成因存在较大争议。此外,以往研究中流域矿物风化过程的碳汇通量估算一般基于阳离子来源分析,但该算法通常涉及多种矿物端元的参数选取,结果具有不确定性。本次研究对长江干流水化学的时空演变进行了整体分析,并基于上游河水样品含量的校正与计算,提出了一种计算矿物风化过程碳汇通量的新方法。研究结果表明,蒸发盐溶解、循环盐作用、矿物风化及硫酸盐溶解是控制长江干流河水离子组成的主要水文地球化学作用,而人类活动主要影响了离海距离3000 km以内河水含量;长江上游干流硅酸盐风化消耗CO_(2)速率为1.16×10^(5) mol/(km^(2)·a),碳酸盐风化消耗CO_(2)速率为4.75×10^(5)mol/(km^(2)·a)。本研究有助于加深对长江干流主要水文地球化学作用的认识,丰富和完善碳循环研究理论。

关键词：长江干流三峡大坝多元统计分析水化学成因大气CO_(2)消耗

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TDR土壤水分传感器测量值偏高现象分析与处理

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水电能源科学 2019年第12期37卷 108-112,21页

作者：杨海姜月华王船海周权平杨辉刘林梅世嘉中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

为揭示TDR土壤水分传感器在野外地下水浅埋粘性土区测量值偏高现象形成机制,在太湖流域平原典型农田区开展剖面参数测定和分层土壤含水率监测,发现土壤含水率实测最大值较饱和含水率呈不同程度偏高:随埋深增加偏高量逐渐增加,至60cm达... 详细信息

为揭示TDR土壤水分传感器在野外地下水浅埋粘性土区测量值偏高现象形成机制,在太湖流域平原典型农田区开展剖面参数测定和分层土壤含水率监测,发现土壤含水率实测最大值较饱和含水率呈不同程度偏高:随埋深增加偏高量逐渐增加,至60cm达到峰值后逐渐减小,排除土壤干容重、粘粒含量的直接影响,推断该现象是因60cm处相对不透水层顶板阻隔盐分而在界面附近形成盐分富集区所致。利用原相关曲线直接下移法对测量值进行校正,结合两个旱期时刻及饱和态烘干法含水率与实测值的差值量级,确定了不同埋深处的校正常量。结果表明,10、20、40、60、80cm处土壤含水率整体偏高量分别约为0.06、0.13、0.17、0.27、0.16cm^3/cm^3。

关键词： TDR土壤水分传感器土壤含水率相对不透水层粘性土盐分地下水浅埋

饱和溶液电导率法在滨海高盐土壤水盐运移规律分析中的应用

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水电能源科学 2024年第2期42卷 212-216页

作者：贾正阳杨海刘鹏梅世嘉陈孜张鸿姜月华周权平中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016 自然资源部流域生态地质过程重点实验室江苏南京210016

分析海涂围垦区土壤水盐运移规律对改良滨海区域盐碱地有着重要意义。而在高盐土壤中实现含水率和可溶解盐分浓度的连续测量是掌握海涂围垦区土壤水盐运移规律的关键,因此以江苏如东海涂围垦试验区内的重度盐土为研究对象,利用耐盐度较... 详细信息

分析海涂围垦区土壤水盐运移规律对改良滨海区域盐碱地有着重要意义。而在高盐土壤中实现含水率和可溶解盐分浓度的连续测量是掌握海涂围垦区土壤水盐运移规律的关键,因此以江苏如东海涂围垦试验区内的重度盐土为研究对象,利用耐盐度较好的土壤水分—盐分传感器连续监测土壤含水率、表观电导率变化,以土壤饱和溶液电导率(E_(C_(sat)))为盐分当量指标,分析受降雨、蒸发影响的水盐运移规律。结果表明,E_(C_(sat))可用以指示土壤中最大可溶解盐分含量。此外,土壤盐分在年内呈显著的季节性变化,即在冬季土壤中盐分较高,春季土壤脱盐,夏季土壤盐分波动剧烈,秋季土壤积盐明显。在蒸发和降雨过程中,E_(C_(sat))可有效指示不同埋深处土壤盐分的变化特征,结合土壤水分运移规律可直观佐证“盐随水走”的运移特征。

关键词：饱和溶液电导率海涂围垦区水盐运移蒸发降雨