玻璃轻石—土壤混合体水分入渗及氮、磷再分布过程研究

发布时间：2020-03-25 14:21

【摘要】：海绵城市建设是解决当前城市内涝灾害、雨水径流污染的重要举措,含碎石土壤填料是海绵城市低影响设施中重要组成部分,不同碎石大小、含量与土壤的组合方式都会对水分、溶质运移产生很大影响。本文基于工业固废制成的玻璃轻石与土壤进行混合,选择不同孔隙度、粒径、含量等三个因素分别与土壤配比后进行室内土柱积水入渗的全因子实验,分析了玻璃轻石-土壤混合体对水分入渗过程、氢氧同位素变化特征以及全氮、全磷的再分布过程的影响。论文取得的主要成果如下:(1)玻璃轻石孔隙(J1、J3、J5)、粒径(0.2-2mm、2-5mm、5-10mm)和含量(15%、30%、45%)均会对水分累积入渗过程产生显著影响,其中J5-(0.2-2)-45%型玻璃轻石-土壤混合体累积入渗量最大;J5-(5-10)-30%型玻璃轻石-土壤混合体累积入渗量最小。从3种不同孔隙玻璃轻石配比累积入渗量的平均值可以看出J5J3J1,说明J5型玻璃轻石-土壤混合体入渗的能力最大,J1型最小,玻璃轻石土壤混合体中的空气一定程度上阻碍了水分的入渗。玻璃轻石孔隙、含量对土壤水分入渗率的影响非常显著(p0.01)。对于J1型玻璃轻石,不同粒径条件下,随着玻璃轻石含量的增加,各层土壤含水量达到稳定的时间相同;对于J3型和J5型玻璃轻石,不同粒径条件下,随着玻璃轻石含量的增加,各层土壤含水量依次增加,表层积水在供水结束后迅速减小。(2)不同玻璃轻石-土壤混合体水分垂向运移的同位素特征δD值随土层深度出现波动趋势。不同配比情况下不同入渗时间土壤水分垂向运移存在差异,但δD值均介于水源初始值与土壤初始值之间,表明在入渗过程中,入渗水与原始土壤水发生了一定程度的混合。入渗第1天至第15天,不同土层深度土壤水同位素差异明显,说明不同比例玻璃轻石的混合改变了土壤水分入渗及再分布的过程。新水含量在土柱内所占比例总体呈现J3J1J5,其中J3-(5-10)最大,J1-(5-10)最小,J1-(2-5)趋于稳定。整体不同层间新水和旧水组成比例存在波动趋势,玻璃轻石粒径越大对雨水的蓄存能力越强,然而,J1中粒径最大的则表现出不同趋势。随着水分垂直运动和混合时间的延长,玻璃轻石材料对雨水的吸收能力增强,结果表明更多的雨水蓄存在玻璃轻石-土壤混合体内,一定程度上起到了类似海绵的作用。(3)不同配比情况下不同深度土壤全氮、全磷含量差异较大,但平均较入渗前有所减少,表明伴随入渗过程土壤养分含量有所降低。在垂直剖面上,相比于入渗试验前,除20和70cm处土壤全氮含量稍有增加外,其它深度均为减少;除40和60cm处土壤全磷含量稍有增加外,其他深度均为减少。玻璃轻石含量和粒径对土壤养分含量有显著的影响。(4)当玻璃轻石为J5孔隙度、粒径在0.2-2min的各含量时,土壤全氮、全磷含量均较入渗试验前增加;而当玻璃轻石J1孔隙度、含量45%各粒径时,以及J3-(5-10)-45%、J5-(2-5)-15%、J5-(5-10)-15%、J5-(5-10)-30%时,土壤全氮、全磷含量均较入渗试验前减少;当 J1-(0.2-2)-30%、J3-(0.2-2)-15%、J3-(0.2-2)-30%时,土壤全氮含量较入渗试验前减少,全磷增加。
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图 1-1 玻璃轻石生产设备及流程Fig.1-1 The production equipment and process of glass pumice表 1-1 玻璃轻石与同类产品比较Tab.1-1 Comparison of glass pumice and similar products样品名称玻璃轻石陶粒蛭石珍珠岩黄沙抗压强度 ★★★★ ★★★ ★★ ★ ★★★★★轻量化 ★★★★ ★★ ★★★ ★★★★★ ★保水性 ★★★★ ★★ ★★★ ★★★★★ ★★保肥性 ★★★★★ ★★ ★★★ ★★★★ ★透气性 ★★★★★ ★★★★ ★★★ ★★ ★使用寿命 ★★★★★ ★★★ ★★ ★ ★★★★★：★越多代表性能越好立体绿化是指除平面绿化以外的所有绿化，其主要运用在建筑之上，所以也有人称建筑绿化，作为建筑的有机组成部分，它是城市绿化的补充，，对于缓解城市空气质善城市生态环境、减少热岛效应、缓解城市下水和排水压力等有着重要作用。俞伟等种植屋面利用 5 种不同排蓄水材料进行性能分析，由于玻璃轻石致密多孔抗压的特在功能使用上在要优于塑料排（蓄）水板；在增加种植屋面铺设厚度的情况下，其多

技术路线图

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【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU992;TU41

【参考文献】