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土壤优先水流及溶质优先迁移的研究

应用生态学报 2001年第1期12卷 103-107页

作者：倪余文区自清应佩峰中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016

通过土壤原状土柱和填充土柱实验 ,研究了土壤优先水流的特征和非吸附性离子Br-和NO-3 在土壤中的优先迁移 .结果表明 ,土壤优先水流存在优先穿透、穿透曲线不对称性、侧向入渗和拖尾等特征 .原状土柱中Br-标记的优先水流在实验开始后 2... 详细信息

通过土壤原状土柱和填充土柱实验 ,研究了土壤优先水流的特征和非吸附性离子Br-和NO-3 在土壤中的优先迁移 .结果表明 ,土壤优先水流存在优先穿透、穿透曲线不对称性、侧向入渗和拖尾等特征 .原状土柱中Br-标记的优先水流在实验开始后 2 4h出现穿透 ,穿透时的孔隙体积仅 0 .0 4.在原状土柱中 ,以Br-标记的土壤优先水流占土壤出流总量的 2 6 % ,所引起的Br-累积淋出量占总淋出量的 86 .7% ,说明土壤优先水流虽只占出流总量较小的比例 ,却可造成较大比例的溶质迁移 .优先水流可使NO-3 快速向下迁移 ,在仅 1倍孔隙体积时 ,其出流中可收获投加量的 11% .优先水流可使Br-和NO-3 向土壤较深层次迁移的同时。

关键词：土壤优先水流溶质迁移优先迁移

非饱和土壤中大孔隙流及溶质优先迁移基本特性试验研究

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非饱和土壤中大孔隙流及溶质优先迁移基本特性试验研究

作者：吴继强西安理工大学

学位级别：硕士

优先流是近年来针对土壤水分运动所提出的新概念,它是一种较为常见的土壤水分运动形式,与土壤入渗、地表及地下水质密切相关,而大孔隙流是一种典型的优先流现象。由于土壤中大孔隙的普遍存在,使水分及溶质优先通过这些通道形成的大孔隙... 详细信息

优先流是近年来针对土壤水分运动所提出的新概念,它是一种较为常见的土壤水分运动形式,与土壤入渗、地表及地下水质密切相关,而大孔隙流是一种典型的优先流现象。由于土壤中大孔隙的普遍存在,使水分及溶质优先通过这些通道形成的大孔隙流对土壤内部水分和溶质的运移有十分显著的影响。本论文通过室内物理模拟试验及数学模型研究,从大孔隙的深度和有效面孔隙度两个方面研究了模拟大孔隙对水分及溶质在非饱和土壤中运移规律的影响作用。取得了如下主要成果：(1)提出了研究模拟大孔隙域的特征指标——大孔隙深度和有效面孔隙度的概念,试验结果表明所提指标是合理的。利用一定范围粒径的砂石在特制的试验仪器和模具中模拟制作了不同深度及不同有效面孔隙度的大孔隙域。(2)分析了水分在有同一模拟有效面孔隙度(Φ=1.8370%)、不同模拟深度大孔隙域非饱和土壤中的优先运移规律。得出试验条件下特征转折时间Tp、累积入渗量、特征湿润锋及瞬时入渗率等具有显著的优先迁移特征。给出了不同模拟深度大孔隙水分入渗增量及单位大孔隙面积水分入渗增量比的概念,并进行了定量分析和验证。(3)分析了水分在有同一模拟深度(Z=15cm)、不同模拟有效面孔隙度大孔隙域非饱和土壤中的运移规律,得出了水分入渗过程中特征转折时间Tpe、水分累积入渗量、特征湿润锋与有效面孔隙度在试验条件下的定量关系,并给予了验证,效果良好;分析得出了水分入渗过程中瞬时入渗率的变化有显著的优先流现象。(4)分析了水分及溶质在有不同的模拟深度和不同模拟有效面孔隙度大孔隙域非饱和土壤中的渗漏出水水量和出水溶质浓度的变化规律,建立了模拟大孔隙的深度和有效面孔隙度与累积出水水量和溶质累积收获量之间的定量数学关系;在特定试验条件下得出了溶质在含模拟大孔隙域非饱和土壤中的纵向分布具有明显的双峰现象且缩短了溶质向土壤深层运移的时间及溶质在非饱和土壤中以大孔隙域为中心的径向分布规律,即呈现以大孔隙域为中心呈辐射状、沿径向增大的规律。(5)建立了水分在有模拟大孔隙域非饱和土壤中运移扩散的双重渗透率概念模型,并结合试验条件予以了简化处理。采用ADI差分方法对简化后的数学模型和初始及边界条件进行了有限差分求解计算。利用建立的数学模型结合HYDRUS-2D软件对水分在含模拟大孔隙域非饱和土壤中的特征湿润锋和断面湿润锋的推移过程进行了模拟,与实测值进行了比较,结果表明效果良好。

关键词：模拟大孔隙优先流大孔隙流溶质迁移非饱和土壤

非饱和土基质吸力对溶质Br^-垂向迁移影响试验研究

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人民珠江 2019年第2期40卷 14-20页

作者：王成文王在敏任启欣宁夏公路勘察设计院有限责任公司宁夏银川750001 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

研究非饱和土溶质迁移的影响因素对控制溶质污染及防治措施均有着积极意义。通过室内非饱和土柱淋溶试验,在3种质地和两种初始含水率条件下研究土中基质吸力对溶质Br^-垂向迁移的影响。结果得出,在连续降雨条件下,3种质地土的基质吸力均... 详细信息

研究非饱和土溶质迁移的影响因素对控制溶质污染及防治措施均有着积极意义。通过室内非饱和土柱淋溶试验,在3种质地和两种初始含水率条件下研究土中基质吸力对溶质Br^-垂向迁移的影响。结果得出,在连续降雨条件下,3种质地土的基质吸力均呈"上升—聚降—平稳"的变化趋势,其中粉黏土降雨历时比砂壤土和细砂土分别慢60、100 h,其基质吸力相比最大,最大值达84. 07 k Pa;在各含水率条件下,较低含水率土中基质吸力变幅更大,表现更为活跃;另外,溶质Br^-垂向迁移受基质吸力影响显著,在低基质吸力段内(小于20 k Pa),Br^-浓度随基质吸力的减小而骤降,而在较高吸力段上(大于20 k Pa),Br^-浓度随基质吸力的减小呈增大趋势。因此,通过调节土壤理化性质,改变土中基质吸力来控制溶质迁移,缓减或防治土壤污染。

关键词：基质吸力溶质迁移非饱和土土柱试验含水率

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降雨条件下溶质地表径流迁移特征研究及模拟

降雨条件下溶质地表径流迁移特征研究及模拟

坡面降雨入渗、产流及溶质运移实验装置系统（简报）

中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会

作者：杨婷王全九周蓓蓓西安理工大学水文及水资源研究所西北农林科技大学水土保持研究所重点实验室

降雨打击作用下土壤中的溶质随入渗水向土壤深层运移,当产生地表径流时,养分随地表径流迁移。试验通过人工模拟3种雨强(0.69mm·min,1.33mm·min,1.97mm·min)条件下径流溶质的迁移过程,利用完全混合模型和不完全混合模型拟合不同雨强... 详细信息

降雨打击作用下土壤中的溶质随入渗水向土壤深层运移,当产生地表径流时,养分随地表径流迁移。试验通过人工模拟3种雨强(0.69mm·min,1.33mm·min,1.97mm·min)条件下径流溶质的迁移过程,利用完全混合模型和不完全混合模型拟合不同雨强条件下溶质迁移过程。结果表明:雨强越大,径流溶质趋于稳定时的浓度越高;径流溶液中的溴离子衰减速度快于钾离子的;不完全混合模型相对于完全混合模型能较好地拟合试验结果,反推得到的混合层深度随雨强的增加而增加。

关键词：降雨径流混合层深度溶质迁移

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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土壤侵蚀与水土保持学报 1996年第2期2卷 95-96页

作者：张建丰王全九高岩西安理工大学水资源研究所

坡面降雨入渗、产流及溶质运移实验装置系统（简报）张建丰，王全九，高岩（西安理工大学水资源研究所西安７１００４８）坡面降雨入渗产流及土壤溶质迁移实验装置系统的主要功能是对室内有控条件下二维坡面降雨过程中的产流规律、土壤... 详细信息

坡面降雨入渗、产流及溶质运移实验装置系统（简报）张建丰，王全九，高岩（西安理工大学水资源研究所西安７１００４８）坡面降雨入渗产流及土壤溶质迁移实验装置系统的主要功能是对室内有控条件下二维坡面降雨过程中的产流规律、土壤水分运动规律、土壤溶质迁移及其相互...

关键词：坡面降雨入渗产流过程土壤水分溶质迁移实验装置土槽坡度

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灌水效率碘—淀粉显色示踪试验

农业工程学报 2009年第12期25卷 38-44页

作者：王康张仁铎周祖昊武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 中山大学环境科学与工程学院广州510275 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

该文旨在研究不同土质、灌水量和灌水方法情况下入渗模式、灌水效率,并探讨不同灌水条件下溶质分布和水流运动模式之间的关系。根据碘-淀粉显色原理示踪水流运动和溶质迁移,分别在壤土和黏土条件下、开展了重力灌溉和微灌方式下的12组... 详细信息

该文旨在研究不同土质、灌水量和灌水方法情况下入渗模式、灌水效率,并探讨不同灌水条件下溶质分布和水流运动模式之间的关系。根据碘-淀粉显色原理示踪水流运动和溶质迁移,分别在壤土和黏土条件下、开展了重力灌溉和微灌方式下的12组入渗试验,采用适用效率、深层渗漏损失率、有效储水率和均匀度对灌水效率进行综合评价。结果表明,入渗水再分布主要受到湿润模式的影响,有效储水率和均匀度随着灌水量的增加而提高,然而深层渗漏损失率也明显增大。溶质分布的均匀程度和深层渗漏损失率均小于水量分布的均匀程度和损失率,根据入渗后水分和溶质的再分布情况对灌水效率进行评价更为直接和全面。

关键词：灌溉入渗溶质迁移碘-淀粉显色灌水效率入渗水再分布

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反映坝基帷幕体防渗时效的多场耦合数值模拟

岩土工程学报 2011年第12期33卷 1847-1853页

作者：彭鹏单治钢宋汉周董育烦华东勘测设计研究院浙江杭州310000 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 河海大学地球科学与工程系江苏南京210098

坝基的渗流动态,很大程度上受控于坝基帷幕体的完好程度和止水效果,但是由于地下水长期存在的物理–化学作用,造成帷幕体防渗性能的衰减。为了能够再现坝基帷幕体防渗性能衰减的过程,依据渗流水力学以及水文地球化学的基本理论,建立了... 详细信息

坝基的渗流动态,很大程度上受控于坝基帷幕体的完好程度和止水效果,但是由于地下水长期存在的物理–化学作用,造成帷幕体防渗性能的衰减。为了能够再现坝基帷幕体防渗性能衰减的过程,依据渗流水力学以及水文地球化学的基本理论,建立了反映帷幕体防渗时效的多场耦合作用模型。该模型由渗流模块、溶质迁移模块、地球化学模块及帷幕体侵蚀模块构成,并采用FEM数值法求解。工程实例计算结果表明帷幕体的防渗效果随着时间的推移而弱化,此主要源自帷幕体中Ca(OH)2一类可溶性物质的溶失。在整个模拟时段,帷幕体中的钙质始终处于溶解状态,其不同部位发生溶蚀的强度也不相同,帷幕体底部的溶蚀量要高于其上部的溶蚀量;靠近坝基上游侧的帷幕的溶蚀量要高于下游侧的溶蚀量。钙离子迁移主要由于水动力条件和弥散作用共同引起的,且坝基各点的钙离子浓度随时间呈非线性变化。

关键词：坝基帷幕体溶质迁移钙离子侵析多场耦合

原地浸出采铀物理化学渗流实验及溶质运移模拟

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原地浸出采铀物理化学渗流实验及溶质运移模拟

作者：李金柱南华大学

学位级别：硕士

随着社会经济的快速发展,对能源的需求也是日益增加,尤其是对不可再生能源的消耗更加不容乐观。铀矿资源作为一种储藏匮乏而又开采难度大的资源与我们的生活息息相关,随着科技的发展和环境保护意识的提高,对于我国储量较大的低渗透砂岩... 详细信息

随着社会经济的快速发展,对能源的需求也是日益增加,尤其是对不可再生能源的消耗更加不容乐观。铀矿资源作为一种储藏匮乏而又开采难度大的资源与我们的生活息息相关,随着科技的发展和环境保护意识的提高,对于我国储量较大的低渗透砂岩铀矿,提出来原地浸出开采的方法。为了能提高原地浸出开采的效率,本文通过室内渗流实验与数值模拟相结合的方法进行研究,首先以渗流力学、化学反应原理等理论知识为基础,研究了溶浸液在铀矿砂岩中渗流的物理化学反应,探究影响溶浸液的渗流规律及影响因素;然后在渗流实验结论的基础上并结合某铀矿山的开采数据进行数值模拟研究,探究在原地浸出过程中溶质的运移扩散规律及其溶浸范围,对原地浸出采铀的开采提供一定的理论技术指导。其主要研究内容和结论如下:（1）通过室内渗流实验得出,多孔介质中的非达西渗流随着渗流过程不断变化,它不仅受溶浸液对砂岩的溶蚀作用,同时压力也是影响渗流规律变化的重要因素。在0.8ml/min的注液下,砂岩矿的渗透系数是随着入口压力的变化而动态变化的,并且渗透系数的变化规律是关于入口压力为0.15MPa对称变化的。（2）通过实验测得浸出液PH值在前46小时基本呈现上升趋势,但是在30-46小时渗透系数却是下降,说明在不同的阶段硫酸溶浸液的消耗反应存在着差异,pH值的变化也反应了溶浸液对砂岩矿的溶蚀作用程度以及孔隙结构的变化。同时浸出液的粘度也是不断变化的,粘度的改变影响着浸出液的渗流规律,尤其是在渗透速率较小时。因此,在进行原地浸出采铀时,考虑浸出液粘度对渗透速率的影响很有必要。（3）通过模拟结果与现场数据进行对比,模拟结果可以很好地反应采场的实际情况。原地浸出采铀过程中,含矿层溶浸液和铀均出现向其他含水层扩散迁移的现象。含矿层中铀品位随着浸出时间的增加而逐渐降低,尤其是在前6个月降低的较快;含矿层中铀及溶浸液由于重力的作用下向下含水层迁移扩散的速度要快于上含水层。（4）溶质运移迁移不仅受浓度梯度的影响,同时还受水头值得影响,水头梯度越小对溶质的迁移扩散作用越小,相同时间相同距离的差别就越大;水头梯度越大对溶质的迁移扩散作用越大,相同时间相同距离差别就越小。（5）通过粒子示踪和溶质运移模拟结果结合分析,在前一个月内,抽液井的迁移捕获区基本都是曾圆形向四周影响,但是到了四个月时,抽液井对井附近的区域形成的降水漏斗开始影响注液井的迁移扩散轨迹;而在溶质向采场边缘迁移过程中存在着一个及其缓慢的迁移区,结合两者结果可以得出,溶质在向采场边缘迁移扩散中存在着注液井的渗流和抽液井的捕获交叉区,并且这个交叉区对溶质运移有极大的影响。因此可以通过对采井的合理设计井网参数来控制溶浸液和铀的不必要渗漏,从而提高铀的开采效率和地下水环境的保护。

关键词：原地浸出采铀物理化学渗流数值模拟溶质迁移渗流范围

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三维裂隙网络溶质运移粒子追踪法

水文地质工程地质 2003年第6期30卷 11-14页

作者：于青春大西有三中国地质大学水资源与环境学院北京100083 京都大学土木工程系

本文讨论了利用粒子追踪方法模拟岩体三维裂隙网络中溶质迁移的问题。在本研究中裂隙为圆盘形,具有一定的张开宽度;其中流体的流动为面状流,发生在整个裂隙圆盘范围内。粒子追踪时考虑了对流、纵向弥散和横向弥散。利用提出的方法模拟... 详细信息

本文讨论了利用粒子追踪方法模拟岩体三维裂隙网络中溶质迁移的问题。在本研究中裂隙为圆盘形,具有一定的张开宽度;其中流体的流动为面状流,发生在整个裂隙圆盘范围内。粒子追踪时考虑了对流、纵向弥散和横向弥散。利用提出的方法模拟了一个野外实际钻孔示踪试验。对模拟得到的示踪剂恢复曲线与实测的回收曲线进行了对比,二者的结果基本一致。

关键词：裂隙网络溶质运移粒子追踪溶质迁移