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利用手机信令数据测度城镇体系的等级结构

规划师 2017年第1期33卷 50-56页

作者：钮心毅王垚丁亮同济大学建筑与城市规划学院高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室同济大学建筑与城市规划学院

文章提出了从手机信令数据中获取城市之间的联系流,用以测度城镇体系等级结构的方法。首先使用手机信令数据测算城市之间的人流联系,以人流联系反映城市之间的相互作用,从联系流量、联系流向两个维度测算了城市中心性,提出了吸引量法、... 详细信息

文章提出了从手机信令数据中获取城市之间的联系流,用以测度城镇体系等级结构的方法。首先使用手机信令数据测算城市之间的人流联系,以人流联系反映城市之间的相互作用,从联系流量、联系流向两个维度测算了城市中心性,提出了吸引量法、优势流法两种分析城镇体系等级结构的方法。其次以江西省昌九区域为案例,基于手机信令数据,分别使用吸引量法、优势流法测度了城镇体系等级结构,并与传统"位序—规模"法得出的结果进行了比较。研究结果表明,基于手机信令数据的吸引量法、优势流法能较好地分析城市中心性,有助于识别出城市人口规模不大,但在区域内城市相互作用中具有较高中心性的城市等级,这两种方法适用于城镇体系现状分析和规划实施评估。

关键词：城镇体系等级结构手机信令数据吸引量优势流

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均质承压水渗流实验中的非均匀渗流问题研究

西北师范大学学报（自然科学版） 2018年第5期54卷 107-114页

作者：李天宇林山杉胡正高远东北师范大学环境学院吉林长春130117

对地下水在多孔介质中的渗流情况进行实验研究.通过采用实验室内渗流槽装置,模拟天然均质介质承压含水层中的地下水渗流情况.采用NaCl作为示踪剂观察水的运移情况,利用控制变量的方法,在不同水力梯度下进行实验,对中砂均质介质承压水渗... 详细信息

对地下水在多孔介质中的渗流情况进行实验研究.通过采用实验室内渗流槽装置,模拟天然均质介质承压含水层中的地下水渗流情况.采用NaCl作为示踪剂观察水的运移情况,利用控制变量的方法,在不同水力梯度下进行实验,对中砂均质介质承压水渗流中水流的流动情况进行研究.结果表明,在天然情况下,中砂均质介质中承压水非均匀流确实存在;随着实验水力梯度增加,渗流槽中的边界效应增加;在同一水力梯度下,每行观测孔的NaCl浓度峰值随着与NaCl溶液混合区的距离增加而减小,每列观测孔达到NaCl浓度峰值的时间随着与NaCl溶液混合区的距离增加逐渐增加;渗流槽边壁处NaCl浓度峰值大于渗流槽中间部分NaCl浓度峰值,渗流槽边壁处NaCl浓度峰值达到的时间小于渗流槽中间部分NaCl浓度峰值的时间;随着与NaCl溶液混合区的距离以及水力梯度的增加,这种渗流的不均匀性逐渐加大.

关键词：优势流边壁效应各向同性多孔介质达西定律

黑土区坡耕地土壤水分时空分布特征及对降雨的响应

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河南农业科学 2023年第1期52卷 61-72页

作者：侯淑涛王烁王轶昂刘焕军孟令华宋梦宁侯永华东北农业大学公共管理与法学院黑龙江哈尔滨150030 中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130012

为了揭示坡耕地不同土层、不同点位的土壤水分时空分布特征及其对大气降雨的响应,以典型黑土区坡耕地为研究对象,利用原位监测法,获取玉米生长期内坡上、西线坡中及坡下、东线坡中及坡下5个点位0~100 cm土壤含水量与大气降水数据,探究... 详细信息

为了揭示坡耕地不同土层、不同点位的土壤水分时空分布特征及其对大气降雨的响应,以典型黑土区坡耕地为研究对象,利用原位监测法,获取玉米生长期内坡上、西线坡中及坡下、东线坡中及坡下5个点位0~100 cm土壤含水量与大气降水数据,探究降雨后田块尺度内不同坡位的降雨响应特征。结果表明,坡耕地土壤水分分布不均。水平分布上,西线坡下位剖面平均土壤含水量最高(34.63%),而坡上位最低(30.00%),且坡上位剖面平均土壤水分变异系数最大(20.38%);垂直分布上,随土层加深土壤含水量上升,变异系数降低。受季节性干旱与玉米生长影响,监测期内田间土壤蓄水量呈下降趋势,不同点位之间、干旱前期与后期土壤蓄水量响应特征存在差异,干旱后期土壤蓄水量对降雨响应更强烈。10 cm土层土壤含水量变化趋势与降雨量一致,响应时间最早,随着土层加深,响应时间出现滞后。土壤水分对降雨的响应受优势流影响,即土壤侧向流动补给以及玉米根系形成的大孔隙迅速下渗。不同点位土壤水分对降雨响应存在差异,坡上位由于处于坡顶且坡度大,对降雨响应不显著;西线坡中位由于降雨侵蚀引起土壤物理性质改变,对降雨响应强烈;坡下位受坡上水分补给影响,水分消退速度较慢。

关键词：黑土区坡耕地土壤蓄水量降雨响应优势流

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植物根系对粘土覆盖层的影响研究

植物根系对粘土覆盖层的影响研究

作者：李玲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

垃圾填埋场封顶覆盖层处于填埋场表层,是保护填埋场不受到外界侵蚀的一道重要措施。封顶覆盖层阻滞降雨入渗至垃圾体内部,减少垃圾渗滤液产量,避免填埋体内部水位过高引起的填埋场失稳。在垃圾降解时,产生各种有害物质,垃圾填埋场封顶... 详细信息

垃圾填埋场封顶覆盖层处于填埋场表层,是保护填埋场不受到外界侵蚀的一道重要措施。封顶覆盖层阻滞降雨入渗至垃圾体内部,减少垃圾渗滤液产量,避免填埋体内部水位过高引起的填埋场失稳。在垃圾降解时,产生各种有害物质,垃圾填埋场封顶覆盖层可以阻挡有害气体无组织扩散至大气中,避免垃圾降解过程中产生的有害物质影响附近居民。覆盖层中上覆耕植土作为植物生长基质,为填埋场生态恢复提供条件。垃圾填埋场封顶覆盖层从垃圾体顶面至表面依次为:排气层、防渗粘土层、排水层和植被层。防渗粘土层作为封顶覆盖层的核心部分,影响着封顶覆盖层的长期服役性能。很多研究表明,粘土防渗层在干湿循环、冻融循环中极易开裂,粘土防渗层一旦开裂,形成裂隙网络,裂隙作为土体中通道,极易产生优势流,使得土体渗透性明显增加,雨水更加容易入渗到垃圾体中。粘土防渗层开裂是影响封顶覆盖层长期服役性能的主要因素。同时在覆盖层生态恢复过程中,植物根系有可能在粘土防渗层中的穿插生长,形成大量根系,水分有可能沿根系优先迁移形成优势流,增大粘土防渗层的渗透性。同时植物根系团聚土颗粒,限制土壤开裂。植物根系对粘土防渗层的综合影响需要进一步研究。本文拟通过含根系的土柱试验综合评价植物根系对土体开裂及优势流的作用。采用分层压实法压实土柱,在土柱中培养植物,运用二值图像法和图像处理技术计算裂隙率。定量分析在植物生长过程中压实粘土表面开裂情况,对比同条件下无植物土柱表面裂隙开展情况。结果显示当压实粘土中有植物根系时,相对于同条件无植物根系的压实粘土,表面开裂能得到一定延缓和限制。通过四组土柱试验,分析覆盖层在不同状态下的渗流特性。首先,进行一组重塑压实土柱渗流试验,此组土柱中既无植物根系也无裂隙,模拟刚压实完成的覆盖层的渗流特性。其次,进行了一组经过一段时间干湿循环后表面产生开裂的重塑压实土柱渗流试验,模拟当植物根系尚未生长至粘土防渗层中,已经产生开裂的覆盖层渗流特性。再次,在土柱中培养植物,在植物生长过程中,土体产生开裂,进行当土中同时含有植物根系和裂隙时的渗流试验,模拟植物根系在粘土防渗层中生长,同时产生开裂时覆盖层的渗透特性。最后为了准确评价植物根系的作用,进行了土体中含有植物根系但未产生开裂的重塑土柱渗流试验。四组试验结果显示植物根系和裂隙都会加大雨水入渗到土壤中。植物根系为水分入渗提供优先迁移通道,植物根系的优势流作用不可忽略。尽管粘土中裂隙在渗流试验中会闭合,一定时期内雨水入渗产生波动,但整个过程中,水分沿着裂隙入渗形成优势流并未被削弱,土体开裂提高了土壤的渗透性。以亮蓝作为染色示踪剂,在含有植物根系但无开裂的重塑土柱中,进行染色示踪试验,定性评价在压实粘土中染剂沿着植物根系的迁移。结果显示随着深度的加大,染剂在截面的染色范围逐渐减小,在根系附近土壤中,染剂存在局部优先迁移。进一步明确了植物根系在覆盖层中的作用。

关键词：植物根系优势流开裂垃圾填埋场覆盖层

基于深剖面土壤水同位素及氯离子的地下水补给机制研究

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基于深剖面土壤水同位素及氯离子的地下水补给机制研究

作者：王欢欢西北农林科技大学

学位级别：硕士

黄土高原地区包气带深厚,降水是地下水水分唯一来源,探明其地下水补给机制对于科学管理当地水资源具有重要意义,然而该机制当前仍无定论。土壤水氢氧同位素(δH、δO)及氯离子示踪作为水文领域中理想的研究手段,已在黄土高原开展了相关... 详细信息

黄土高原地区包气带深厚,降水是地下水水分唯一来源,探明其地下水补给机制对于科学管理当地水资源具有重要意义,然而该机制当前仍无定论。土壤水氢氧同位素(δH、δO)及氯离子示踪作为水文领域中理想的研究手段,已在黄土高原开展了相关研究,但已有研究深度大多小于20 m,远小于黄土高原地区的地下水埋藏深度。为进一步研究黄土高原地区地下水补给机制,本研究在陕西省长武塬区采集深度为98 m(地下水埋深为95 m)的土壤剖面原状土样,并测定土壤水的氢氧稳定同位素值和氯离子浓度。采用经典统计学与地统计学相结合的方法分析整个深剖面土壤水氢氧同位素的变异特征。利用降水、深层土壤水和地下水的同位素值和氯离子浓度揭示地下水的补给机制,并通过MIXSIAR贝叶斯模型计算各补给方式对地下水贡献的比例。主要研究结果如下:1、揭示了研究区降水同位素的分布特征。首先,降水同位素具有明显的雨量效应,同位素随降水量的增大而变得贫化。其次,降水同位素具有明显的季节效应,夏季降水同位素偏贫化,而其他季节较富集。最后,降水同位素的变异性随降水量增大而变大。2、揭示了深剖面土壤水同位素的分布特征。根据同位素的变异性,将剖面分为浅层、深层、过渡层和地下水层共四层。各层水氢氧同位素值均服从正态分布,其极差随土壤深度增加而减小。δH平均值的大小顺序为:过渡层(-74.7‰)>深层(-75.2‰)>地下水层(-76.5‰)>浅层(-78.6‰);δO平均值的大小顺序为:深层(-9.9‰)>过渡层(-10.2‰)>地下水层(-10.4‰)>浅层(-10.9‰);深层δH和δO的平均值分别与浅层、地下水层δH和δO的平均值存在显著差异(p优势流和活塞流共同补给。通过贝叶斯模型计算得到活塞流对地下水补给贡献的比例为61.7%-90.9%,优势流对地下水贡献比例为9.1%-38.3%,因此,该区域的地下水补给方式主要是以活塞流补给为主。本研究通过分析深剖面土壤水同位素变异及空间相关关系为深剖面土壤取样提供了数据支撑。研究表明黄土高原塬区地下水由优势流和活塞流共同补给,且活塞流补给占主导,为当地地下水的合理开发利用和保护提供理论依据。

关键词：地下水补给活塞流优势流分布特征黄土高原

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粘土—裂隙间水量交换试验研究

粘土—裂隙间水量交换试验研究

作者：宋磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

裂隙为污染物(或降雨)入渗和土体中水分的蒸发提供了重要的优势通道。裂隙与土体之间水量交换的定义为在渗透和蒸发条件下水在裂隙与土体之间的相互运动,其包括渗透和蒸发两种形式,渗透形式的水量交换是裂隙中优势流的重要形式,以水量... 详细信息

裂隙为污染物(或降雨)入渗和土体中水分的蒸发提供了重要的优势通道。裂隙与土体之间水量交换的定义为在渗透和蒸发条件下水在裂隙与土体之间的相互运动,其包括渗透和蒸发两种形式,渗透形式的水量交换是裂隙中优势流的重要形式,以水量交换率进行数学描述。而目前的研究主要针对砂土中的圆柱形裂隙,对于粘土中平板裂隙与粘土间的水量交换率试验研究还处于空白。其主要的难点包括以下两个方面:粘土中的裂隙宽度会随着土体含水量的变化而开裂或者闭合;粘土中的裂隙宽度通常较小。对于蒸发形式的水量交换试验研究,目前研究得到的主要结论是裂隙的存在能够显著增加土体的蒸发量,但对于裂隙如何具体影响土体蒸发的研究还比较少。其主要困难是影响土体蒸发的因素众多,即包括自然因素又包括土体自身因素,因此很难建立一个准确计算单独由裂隙产生的蒸发量的数学模型。本文针对粘土中裂隙的特点设计了一套试验装置,通过含水量传感器和张力计等测量系统,定量地计算了粘土-裂隙间的水量交换率,并得到了粘土-裂隙间的界面渗透系数。同时研究了土体初始含水量和裂隙宽度对渗透形式试验水量交换率的影响。研究发现对于具有不同初始含水量的土体,其水量交换率在渗透初期最大,随着土体中基质吸力的降低而降低,粘土-裂隙间的界面渗透系数比土体的饱和渗透系数大一个数量级。不同裂隙宽度的土体,其水量交换率也是在渗透初期最大,随着土体中基质吸力的降低而降低。粘土与裂隙间的界面渗透系数也比土体的饱和渗透系数大一个数量级。当土体中裂隙宽度不同时,渗透初期不同裂隙宽度土体的水量交换率相差较大,随着渗透的进行,这种差别逐渐变小,最后水量交换率趋于稳定。本文针对含裂隙土体蒸发的特点设计了一套试验装置,通过含水量传感器和张力计测量系统,定量地研究了土体初始含水量和裂隙宽度对土体蒸发量和蒸发过程中裂隙周围土体含水量变化的影响。研究发现对于不同裂隙宽度和不同初始含水量的土体,土体蒸发量在蒸发初期最大,随着蒸发的进行迅速降低,最后趋于稳定。裂隙周围土体的含水量在竖直方向随着土体深度的增加而增加,在同一水平方向随着距裂隙中心距离的增加而增加。土体中裂隙越大,土体的蒸发量也越大,土体初始含水量越接近土体最优含水量,土体的蒸发量越大。

关键词：粘土裂隙水量交换优势流蒸发

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煤矸石堆体内部水分运动规律研究

煤矸石堆体内部水分运动规律研究

作者：董擎辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

煤矸石在自然降水淋溶作用下所产生的淋溶液对矿区地下水水质的影响具有隐蔽性和长期性的特点。煤矸石粒径、组分的复杂性及其在倾倒-堆积过程中所形成的结构特点使得煤矸石堆体成为颗粒非均匀堆体。在此前提条件下,入渗水分在其中的运... 详细信息

煤矸石在自然降水淋溶作用下所产生的淋溶液对矿区地下水水质的影响具有隐蔽性和长期性的特点。煤矸石粒径、组分的复杂性及其在倾倒-堆积过程中所形成的结构特点使得煤矸石堆体成为颗粒非均匀堆体。在此前提条件下,入渗水分在其中的运动以及水分与煤矸石介质之间将呈现出特殊的规律性。本文首先对饱和/非饱和水流运动规律进行理论研究,建立了饱和非饱和渗流场方程,并利用MK模型对非饱和水动力学参数进行预测,得出渗流场方程中van Genuchten模型的参数;对研究区域自然地质概况资料进行收集整理,并现场勘查区域内煤矸石山形态,得出煤矸石实际形态基本信息;采集试验样本进行室内物理力学试验,得出研究区域的煤矸石基本物理力学参数;基于现场勘查所得的矸石山几何形态,结合基本物理力学参数,建立煤矸石山颗粒非均质二维剖面模型,模拟水流在其运动规律。模拟结果显示,不同粒径煤矸石区域含水量不同,粗粒煤矸石区域由于空隙比较大因而含有更多的水分。而在粗细粒径交错区域产生了优势流现象,导致水流优先沿着粗粒径区域向下入渗,形成管道式渗流区域。

关键词：煤矸石颗粒非均匀性 MK模型优势流

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川西原始森林土壤大孔隙特征研究

川西原始森林土壤大孔隙特征研究

作者：陈风琴西南师范大学

学位级别：硕士

森林土壤动物活动和植物根系死亡后形成大孔隙是森林土壤中普遍存在的现象。对森林水分运动过程有重要的影响。强化森林土壤大孔隙的研究,可深化森林涵养水源机理的研究,加深对森林调节水文过程的认识。林地土壤层是森林生态系统中主要... 详细信息

森林土壤动物活动和植物根系死亡后形成大孔隙是森林土壤中普遍存在的现象。对森林水分运动过程有重要的影响。强化森林土壤大孔隙的研究,可深化森林涵养水源机理的研究,加深对森林调节水文过程的认识。林地土壤层是森林生态系统中主要的水分蓄存和调节器,森林土壤的透水蓄水性能的研究是森林涵养水源和保持水土研究的重要组成部分,是认识森林水文功能的一个重要环节。对川西原始森林土壤大孔隙的研究是从土壤入渗机理来分析研究川西原始森林在涵养水源、防止水土流失及调节该区河流流量的作用。本论文通过对川西主要植被类型下土壤大孔隙、优势流和导水率进行研究分析。基本了解了川西植被下土壤大孔隙分布特征,以及与优势流和水分入渗的关系。并对土壤大孔隙涵养水源作用进行分析。得出以下结论: 1)暗针叶林和亚高山草甸下物理性质没有明显的变化规律。高山栎下非毛管孔隙度和Ks随海拔增加有明显的变小趋势。说明高山栎下植被的覆盖度和土壤的发育与海拔高度有密切关系。土壤大孔隙和土壤饱和导水率深度增加呈减小的趋势,并且变异性和复杂性很大。这是由于在土壤表层,根系较多,动物活动频繁,由于植物根系腐烂和动物活动形成的大孔隙多;在深层土壤,土壤的成土母质为砂岩、板岩、片岩、千枚岩等易破碎的岩石,碎岩之间多形成大的孔隙。 2)在川西各自然植被下粉粒(0.05～0.002mm)含量普遍偏高(60%—98.6%),且含量在各个土层分布比较均匀。但川西土壤透水性能很好,说明由于川西土层中富含砾石和较大颗粒,粘粒对土壤渗透性影响没有砾石影响大。 3)土壤饱和导水率的平均值和变异系数均是暗针叶林>高山栎>亚高山草甸。Ks的平均值和变异系数分别是22.29mm/h和1.76(暗针叶林),14.98mm/h和1.22(高山栎),2.28mm/h和0.94(亚高山草甸)。 4)土壤由于其形成机理和存在条件的不同,大孔隙的分布各异。大于0.1cm

关键词：川西大孔隙土壤水分穿透曲线染色优势流

残留地膜对土壤水氮运移及作物苗期根系的影响

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残留地膜对土壤水氮运移及作物苗期根系的影响

作者：李元桥中国农业科学院

学位级别：硕士

随着地膜的广泛应用,残留在土壤中的地膜越来越多。水和氮是影响作物生长的主要因素,由于土壤中大量残膜的存在,残膜阻碍土壤水分和氮素在土壤中的运移和分布。根系是作物活跃的吸收器官和合成器官,残留地膜与根系直接接触,对根系的生... 详细信息

随着地膜的广泛应用,残留在土壤中的地膜越来越多。水和氮是影响作物生长的主要因素,由于土壤中大量残膜的存在,残膜阻碍土壤水分和氮素在土壤中的运移和分布。根系是作物活跃的吸收器官和合成器官,残留地膜与根系直接接触,对根系的生长势必会造成影响。本研究通过模拟试验,设置7个残膜梯度,研究残留地膜对土壤水分运移和土壤水氮分布的影响,并探讨了残留地膜对作物根系的影响,从土壤水氮运移和作物根系的角度阐释了残膜污染的机理,为残膜污染的防治提供了理论依据。本文得到结论如下:（1）残膜会阻碍土壤湿润锋的运移,残膜量在0～360kg/hm区间,当湿润锋经过0～10cm土层,湿润锋横向距离随着残膜量的增加呈现先减小后增加的变化,当湿润锋经过10～20cm土层,横向距离随着残膜量的增加而逐渐降低,残膜对湿润锋的垂向运移有显著的阻碍作用,但残膜量的多少对湿润锋垂向距离变化没有显著影响。湿润体体积随着残膜量的增加而减小,土壤稳定入渗率随残膜量增加而增加;当残膜量大于360kg/hm时,残膜区土壤优势流明显,湿润锋的运移加快,湿润体体积增加,稳定入渗率降低;各处理湿润距离随灌水历时的变化过程遵循幂函数规律,湿润体的不规则程度随着残膜量的增加而增加。（2）饱和湿润区半径与残膜量呈线性关系,残膜量在0～360kg/hm区间,残膜的存在使部分水分滞留在土壤湿润体上部区域,水分在土壤湿润体内分布不均匀,残膜量越大,这种不均匀的程度越大;当残膜量大于360kg/hm时,由于优势流现象使湿润体下部区域土壤含水率增大;残留地膜在土壤分布的随机性加剧了水分分布的不均匀性,使残膜处理在垂直和水平方向的土壤含水率变化呈现无规律变化。（3）残膜量在0～360kg/hm区间,残膜的存在使部分硝态氮滞留在土壤湿润体内,并且硝态氮在土壤湿润体内分布不均匀,残膜量越大,这种不均匀的程度越大;当残膜量大于360kg/hm时,硝态氮在土壤湿润体内分布相较于其他处理均匀,湿润体边缘处积累的硝态氮含量增大;残分布的随机性加剧了硝态氮分布的不均匀性,使残膜处理在边缘处的硝态氮含量、垂直和水平方向的硝态氮含量变化呈现无规律变化。（4）随着残膜量的增加,棉花和玉米的根系生长和生理指标都呈现先增加后降低的趋势,根长和根表面积以及根系活力、过氧化物酶和过氧化氢酶活性的最大值出现在90或180kg/hm梯度上。残膜量在90～180kg/hm区间内,残膜会作为一种适度胁迫,作物苗期根系会主动进行适应性的生长,超过该范围残膜会对作物根系的生长造成阻碍作用。

关键词：残留地膜湿润体优势流根系胁迫