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土壤溶质迁移至地表径流过程的室内模拟试验

农业工程学报 2009年第11期25卷 97-102页

作者：田坤 Huang Chihua 张广军西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 美国农业部土壤侵蚀试验室 West LafayetteIN47907-2077美国

关于土壤溶质迁移到地表径流,现有研究大多是概念性的认识,对迁移过程中各个部分的定量研究却很少。该文为了量化研究土壤溶质迁移流失过程及其作用机理,通过设计2种水文条件即土壤水分饱和和土壤渗流条件,其中土壤渗流条件设置了2种水... 详细信息

关于土壤溶质迁移到地表径流,现有研究大多是概念性的认识,对迁移过程中各个部分的定量研究却很少。该文为了量化研究土壤溶质迁移流失过程及其作用机理,通过设计2种水文条件即土壤水分饱和和土壤渗流条件,其中土壤渗流条件设置了2种水头(5cm,10cm),采用人工模拟5组不同地表径流流速,分别研究土壤溶质迁移到地表径流过程中4种途径:土壤侵蚀、伯努利效应、扩散和对流。试验结果表明了伯努利效应导致土壤溶质迁移量增加;特别是在土壤水分饱和条件下,当地表径流流速从55mL/s升到200mL/s时,伯努利效应引起的土壤溶质流失通量占总流失通量的比例从14%升到53%,在土壤水分饱和条件下,混合层深度小于5mm;但是在土壤渗流条件下,混合层深度随着水头的高低和径流流速的大小而变化。土壤溶质迁移过程同地表径流流速和地下水位高低有着重要关系。

关键词：土壤渗流溶质迁移地表水径流伯努利效应

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电场对尾矿浸出过程中溶质迁移规律的影响

中南大学学报（自然科学版） 2021年第2期52卷 535-542页

作者：王少勇吴爱祥尹升华陈勋北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为探究外加直流电场对堆浸过程溶质迁移规律的影响,利用标记物穿透曲线法,以Na^(+)为示踪剂,进行尾矿堆浸体系溶质运移管柱实验。研究结果表明:电场作用加快了浸出体系被溶质穿透的进程;施加电场后浸柱各高度尾矿样中的Na^(+)质量浓度... 详细信息

为探究外加直流电场对堆浸过程溶质迁移规律的影响,利用标记物穿透曲线法,以Na^(+)为示踪剂,进行尾矿堆浸体系溶质运移管柱实验。研究结果表明:电场作用加快了浸出体系被溶质穿透的进程;施加电场后浸柱各高度尾矿样中的Na^(+)质量浓度明显增大,同时,尾矿样中Na^(+)质量浓度随着电场强度的增大而增大;在浸柱高度方向上,Na^(+)质量浓度随深度的增加而减小,外加电场可改善溶质在浸柱内的均匀性,均匀程度随电场强度的增大而增强;浸柱内溶质迁移速率随电场强度的增加而增大,两者呈线性关系。电迁移是电场作用下溶质迁移最主要作用机理,决定迁移速度的因素有离子质量浓度、电场强度、离子电荷数、温度、体系孔隙率和孔隙连通性。

关键词：直流电场尾矿堆浸电场强度溶质迁移

岩溶洼地内涝蓄水量与不同级次裂隙对溶质迁移影响的室内实验与模拟

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地质科技通报 2020年第5期39卷 164-172页

作者：季怀松罗明明褚学伟张雪梅中国地质大学(武汉)环境学院武汉430078 贵州大学资源与环境工程学院贵阳550025 贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队贵州都匀558000

岩溶洼地在西南地区分布广泛,岩溶地下水为当地居民生产和生活的主要水源,研究岩溶洼地内涝条件下裂隙系统中的溶质迁移及响应规律可为峰丛洼地区岩溶地下水的污染防控提供科学依据。基于相似原理构建了岩溶洼地-裂隙系统物理模型,采用... 详细信息

岩溶洼地在西南地区分布广泛,岩溶地下水为当地居民生产和生活的主要水源,研究岩溶洼地内涝条件下裂隙系统中的溶质迁移及响应规律可为峰丛洼地区岩溶地下水的污染防控提供科学依据。基于相似原理构建了岩溶洼地-裂隙系统物理模型,采用对流-弥散模型和脉冲响应模型对溶质迁移过程进行了模拟分析,探讨了不同级次裂隙和内涝蓄水量大小对溶质迁移的影响。结果表明:大裂隙作为优先水流通道,对溶质迁移起主要的控制作用;小裂隙对溶质迁移起暂时储存和缓慢释放的调蓄作用,其溶质迁移的叠加过程使总出口溶质迁移的"拖尾"效应更加明显;随着内涝蓄水量的增加,稀释作用增强,导致溶质峰值质量浓度降低、溶质质量浓度回归至本底值的时间延长、延缓释放溶质的质量增加。该物理模型是对复杂岩溶洼地系统内污染物迁移研究的一种新探索,其模拟结果进一步深化了对洼地内涝条件下面源污染物在岩溶水系统中迁移规律的认识。

关键词：岩溶洼地物理模型岩溶内涝溶质迁移穿透曲线

放水冲刷对红壤坡面侵蚀过程及溶质迁移特征的影响

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土壤学报 2016年第2期53卷 365-374页

作者：马美景王军光郭忠录蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心武汉430070

坡面薄层水流侵蚀不仅造成土壤养分流失,土壤质量恶化,同时对水体污染等环境问题造成一定影响。为了分析上方来水流量对红壤坡面径流侵蚀过程中泥沙的迁移规律及土壤溶质运移特征的影响,本试验利用室内放水冲刷试验,采用3个不同上方来... 详细信息

坡面薄层水流侵蚀不仅造成土壤养分流失,土壤质量恶化,同时对水体污染等环境问题造成一定影响。为了分析上方来水流量对红壤坡面径流侵蚀过程中泥沙的迁移规律及土壤溶质运移特征的影响,本试验利用室内放水冲刷试验,采用3个不同上方来水流量(10 L min-1、15 L min-1、20 L min-1)对第四纪黏土发育红壤坡面径流侵蚀过程中坡面径流泥沙和径流中非吸附性离子(Br-)迁移过程进行了研究。结果表明:不同上方来水条件下,放水初期产流量迅速增大,后期趋于稳定,累积径流量与产流时间成显著的线性关系,10 L min-1、15 L min-1、20 L min-1三种上方来水流量下累积径流量分别为263.2 L、295.1 L、291.04 L;上方来水流量越大,薄层径流冲刷作用越强烈,径流含沙量随时间变化波动越剧烈,累积泥沙量随产流时间呈幂函数变化,15 L min-1、20 L min-1流量下累积泥沙量分别为10 L min-1流量下累积泥沙量的1.42倍、4.25倍;径流Br-浓度随产流时间呈幂函数衰减,反映了土壤溶质随径流迁移量变化主要受水流与土壤接触时间和作用程度的影响。研究表明放水冲刷对土壤侵蚀及溶质运移有重要作用,试验结果对有效预测与控制红壤坡面侵蚀及养分流失具有重要实际意义。

关键词：红壤放水冲刷坡面侵蚀泥沙溶质迁移

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多孔介质中污染物溶质迁移模型研究进展

化工进展 2010年第7期29卷 1338-1342,1368页

作者：王宝辉董荟思徐兆明吴红军董晶大庆石油学院化学化工学院黑龙江大庆163318 大庆油田有限责任公司黑龙江大庆163453

随着现代工业的迅速发展,工业产品以环境污染物的形式在土壤等多孔介质中的迁移过程得到了人们的关注。出于室内物理模拟实验条件上的局限性,对这一过程的数值模拟研究也因此在污染物系统分析中起到了重要的作用。本文以污染物溶质在多... 详细信息

随着现代工业的迅速发展,工业产品以环境污染物的形式在土壤等多孔介质中的迁移过程得到了人们的关注。出于室内物理模拟实验条件上的局限性,对这一过程的数值模拟研究也因此在污染物系统分析中起到了重要的作用。本文以污染物溶质在多孔介质中的迁移模拟理论为基础,综述了国内外多孔介质中污染物溶质的常用迁移模型研究成果,详细描述了传统的对流-弥散方程模型及其发展情况。同时综述了随机迁移模型及其它适用的迁移模型,讨论了各类模型的适用范围优势及其不足之处。最后还从多个角度指出了多孔介质中污染物溶质迁移模拟有必要注意的问题及可能的发展趋势,为后续的研究指明了方向。

关键词：数学模型污染物多孔介质溶质迁移对流-弥散方程

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洱海西侧潜流带水交换作用及溶质迁移研究

环境科学与技术 2023年第6期46卷 16-24页

作者：覃荣高陈祥森曹广祝李金荣强毅路艳峰昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650031 自然资源部高原山地地质灾害预报预警与生态保护修复重点实验室云南昆明650228 郑州大学生态与环境学院河南郑州450001

随着云南大理洱海西侧冲积扇和湖相沉积层平原区域旅游业和农业快速发展,扇缘农业种植活动和扇中人类活动产生大量三氮污染物,由苍山18溪入渗补给使得受氮素污染地下水不断向洱海排泄,使得高原湖泊水体富营养化风险进一步增大。河床潜... 详细信息

随着云南大理洱海西侧冲积扇和湖相沉积层平原区域旅游业和农业快速发展,扇缘农业种植活动和扇中人类活动产生大量三氮污染物,由苍山18溪入渗补给使得受氮素污染地下水不断向洱海排泄,使得高原湖泊水体富营养化风险进一步增大。河床潜流带对于入渗的地表水具有净化作用,为了深入研究冲积扇河床潜流带对氮素迁移及转化机制,通过模拟河床潜流带渗滤系统,结合扇中城镇生活污水下渗污染、扇缘农田施肥垂直下渗污染以及扇顶基流地表水和地下水交替补给迁移污染,为河床潜流带地下水氮素污染防治奠定基础。试验结果表明河床潜流带对氮素迁移转化影响明显,扇中NH4+-N和NO3--N在垂向入渗时主要是通过反硝化作用进行脱氮达到水质净化的目的,总体划分为正面效应和负面效应两类,正效应包括阴阳离子交替吸附作用、硝化与反硝化作用的脱氮行为,导致污染物浓度降低使水净化的过程,主要以反硝化作用为主硝化反应为辅进行脱氮;负面效应则是硝化作用和阴阳离子吸附作用使总硬度随着水体析出的Ca2+、Mg2+浓度的升高而升高。扇顶交替流作用下,NO3--N的迁移转化通过以反硝化作用为主,DNRA为辅去氮达到水质净化的过程。

关键词：高原湖泊河床潜流带溶质迁移氨氮硝态氮地表水-地下水

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边滩对分层河岸带潜流层溶质迁移过程的影响

水科学进展 2024年第6期35卷 972-982页

作者：窦传彬夏继红魏杰祖加翼王玥陈青生杨萌卓河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学农业科学与工程学院江苏南京211100 中国电建集团中南勘测设计研究院湖南长沙410014 南京水利科学研究院江苏南京210029

为探究边滩对分层河岸带潜流层溶质迁移过程的影响,利用双循环可控式河岸带模型,通过10组物理模型试验,定量分析了不同边滩淹没深度、河岸带基质和地表水流速条件下的溶质迁移特性。结果表明:边滩促进了滩前和边滩区域的溶质迁移,抑制... 详细信息

为探究边滩对分层河岸带潜流层溶质迁移过程的影响,利用双循环可控式河岸带模型,通过10组物理模型试验,定量分析了不同边滩淹没深度、河岸带基质和地表水流速条件下的溶质迁移特性。结果表明:边滩促进了滩前和边滩区域的溶质迁移,抑制了滩后区域的溶质迁移;随着边滩淹没深度的增加,溶质迁移速率和面积增加,但当边滩由部分淹没转变为完全淹没时,对溶质迁移过程的促进作用减弱;河岸带潜流层的分层结构显著抑制了溶质的微速迁移阶段,分层条件下微速迁移阶段的溶质质量仅为砾石条件下的1/3;3种因素对溶质迁移过程的影响程度依次为淹没深度>河岸带基质>地表水流速。本研究丰富了河岸带潜流交换理论,可为河岸带生态修复提供科学依据。

关键词：边滩淹没深度分层结构河岸带潜流层溶质迁移

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苹果片热风干燥过程中的热湿传递与溶质迁移模拟及试验

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食品科学 2024年

作者：赵哲袁越锦柳忠彬彭懿婷佘海龙尹鹏四川轻化工大学机械工程学院过程装备与控制工程四川省高校重点实验室陕西科技大学机电工程学院

干制是果蔬产后加工的主要形式，果蔬干燥过程中的“流糖”等现象不仅导致物料表面结壳、干燥效率降低、能耗增加，而且还会导致干后产品品质严重下降。为了揭示果蔬干燥营养流失的热湿传递与溶质迁移内在机理，确定果蔬微孔结构特性及... 详细信息

干制是果蔬产后加工的主要形式，果蔬干燥过程中的“流糖”等现象不仅导致物料表面结壳、干燥效率降低、能耗增加，而且还会导致干后产品品质严重下降。为了揭示果蔬干燥营养流失的热湿传递与溶质迁移内在机理，确定果蔬微孔结构特性及孔隙界面毛细力等因素对其干燥过程的影响，该研究运用孔道网络方法和热质传递原理等交叉学科知识，建立了孔隙尺度下果蔬干燥营养流失的孔道网络模型，采用Visual C++与MATLAB语言联合编程来设计开发软件，模拟分析了干燥过程中的温度、湿分及糖分分布等情况，并以苹果切片作为果蔬典型代表进行了热风干燥试验及模型验证。结果表明：干燥曲线模拟值与试验值的相对误差小于10%，模型可有效模拟果蔬干燥热湿传递与溶质迁移的真实过程，再现了干燥过程中的“流糖”现象；温度场与湿分场是相互耦合的，导致干燥前沿会呈现比较明显的温度分界线；热风温度的升高、热风相对湿度的减小以及热风风速的增大，均会使干燥速率增大，且导致物料中营养成分的流失增加；热风相对湿度越大，在干燥前期物料温度上升速率越快。研究结果可为果蔬干燥品质的分析与优化、干燥过程的节能与提效提供了一定的理论基础。

关键词：果蔬干燥传热传质溶质迁移孔道网络苹果片

强磁场下Al-Si共晶合金定向凝固组织演变及溶质迁移行为

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金属学报 2024年

作者：吴宇轩唐子渊张保泽郭晓玉罗颖刘铁王强东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室东北大学冶金学院

共晶合金作为重要的金属材料，其性能主要由凝固组织决定。强磁场对金属凝固过程的潜在调控效果逐渐得到证实，开展强磁场下的金属凝固理论研究具有重要意义。本工作在有无强磁场和不同凝固速率条件下进行了Al-12.7%Si (质量分数)共晶... 详细信息

共晶合金作为重要的金属材料，其性能主要由凝固组织决定。强磁场对金属凝固过程的潜在调控效果逐渐得到证实，开展强磁场下的金属凝固理论研究具有重要意义。本工作在有无强磁场和不同凝固速率条件下进行了Al-12.7%Si (质量分数)共晶合金的定向凝固和淬火实验，考察了磁场和凝固速率对合金定向凝固组织及溶质迁移行为的影响。结果表明，Al-12.7%Si共晶合金随着凝固速率的增加，发生了从粗大共晶向细小共晶、再向亚共晶组织的转变。而在相同凝固速率下，施加强磁场同样可以诱发从粗大共晶向细小共晶、细小共晶向亚共晶组织的转变。合金固/液界面淬火组织和溶质分布结果表明，上述强磁场诱发的组织演变是由于Lorentz力抑制液相中的对流，显著影响固/液界面前沿溶质迁移行为导致。相比于凝固速率，强磁场可以作为调控共晶合金凝固组织的另一个工艺参数。

关键词：强磁场 Al-Si共晶定向凝固溶质迁移