钙质砂地层包气带水分运移研究

发布时间：2021-11-08 13:57

　　地下淡水是岛礁生态环境建设的重要因素,是影响岛礁生态化进程的关键环节。包气带是地表到潜水面之间的非饱和带,而其中的毛细水与大气水、植物水、土壤水和地下水一起构成一个完整的水文生态系统,并在其中起着联结纽带作用,是水文循环的重要环节。针对岛礁钙质砂地层中包气带的水分运移研究较少。毛细水上升、蒸发是包气带中水分向上运移的两个重要过程,一方面包气带中存在毛细水带,土壤含水率高甚至接近饱和,植物根系可以深入和穿过毛细水带与地下水产生联系,减轻甚至消除水分匮乏的压力;另一方面,地下水通过毛细带向上部土壤以水、汽形式迁移的水量,用以补充土壤水分蒸发及植物蒸腾导致的水分散失。而土体水分蒸发是土体-大气物质和能量交换的主要过程之一,也是地表热量与水分平衡的重要组成部分。为此,本项目现场架设科研级气象观测站,获取必要的气象数据,结合现场试验、室内物理模型试验获得钙质砂的土-水特征曲线、毛细水上升规律、蒸发规律,结合现场实测资料以及理论分析和数值模拟,系统开展钙质砂的非饱和水分运移特性研究,初步揭示珊瑚礁岛礁地下水非饱和水分运移的宏细观机制,为绿色生态岛礁建设提供参考。本文通过现场气象数据分析、室内压力板... 

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景、目的和意义
    1.2 选题的国内外研究现状
        1.2.1 钙质砂的基本特性
        1.2.2 SWCC研究进展
        1.2.3 毛细水研究进展
        1.2.4 土壤蒸发研究进展
    1.3 研究内容和研究方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 拟采取的研究方法
    1.4 本论文的创新之处
第二章 现场气象观测
    2.1 气象系统概述
    2.2 主要传感器介绍
        2.2.1 05103风速风向
        2.2.2 HMP 155A空气温湿度
        2.2.3 LI200X总辐射
        2.2.4 TE525MM雨量筒
        2.2.5 CS655土壤三参数传感器
        2.2.6 255-100蒸发传感器
    2.3 系统安装
    2.4 气象资料分析
        2.4.1 降雨资料
        2.4.2 蒸发资料
        2.4.3 总辐射数据
        2.4.4 相对湿度数据
        2.4.5 空气温度
        2.4.6 风速数据
    2.5 本章小结
第三章 钙质砂持水特性分析
    3.1 引言
    3.2 试验方案
        3.2.1 试验土样
        3.2.2 试验过程
    3.3 试验结果分析
        3.3.1 细粒含量和干密度对SWCC曲线的影响
        3.3.2 SWCC曲线的拟合分析
        3.3.3 考虑细粒含量和干密度的参数拟合分析
    3.4 本章小结
第四章 钙质砂毛细水上升高度分析
    4.1 毛细作用上升原理
        4.1.1 土壤水的能量状态
        4.1.2 表面张力和毛细管现象
    4.2 试验原理与方案
        4.2.1 试验设备与方法
        4.2.2 土样与溶液配置
    4.3 试验结果分析
        4.3.1 级配钙质砂毛细水上升高度
        4.3.2 单粒径钙质砂毛细水上升高度
        4.3.3 不同干密度钙质砂毛细水上升高度
        4.3.4 不同溶液下钙质砂毛细水高度
        4.3.5 毛细水上升高度拟合分析
    4.4 本章小结
第五章 钙质砂蒸发特性
    5.1 影响土壤水分蒸发的因素
        5.1.1 土体自身性质
        5.1.2 外部气候因素
    5.2 土壤水分蒸发的试验方法
    5.3 土壤水分蒸发现场试验
        5.3.1 试验地点
        5.3.2 试验仪器
        5.3.3 试验方法
        5.3.4 试验数据分析
    5.4 土壤水分蒸发室内试验
        5.4.1 试验设备
        5.4.2 试验方案
        5.4.3 试验结果
    5.5 基于VADOSE/W的数值模拟
        5.5.1 控制方程
        5.5.2 土柱蒸发数值模拟
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
硕士在读期间科研成果及参加科研项目情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]钙质砂压缩波速与物理性质参数关系研究[J]. 谌民,张涛,单华刚,王新志,孟庆山,余克服.  岩土力学. 2019(06)
[2]中国南海钙质砂蠕变-应力-时间四参数数学模型[J]. 曹梦,叶剑红.  岩土力学. 2019(05)
[3]海水表面张力系数与浓度、温度关系的实验研究[J]. 赵鲁梅,康小平.  黑龙江工业学院学报(综合版). 2017(08)
[4]基于SEM图片的钙质砂连通孔隙分析[J]. 蒋明镜,吴迪,曹培,丁志军.  岩土工程学报. 2017(S1)
[5]温度和气压对某金属矿山尾矿坝中毛细水上升规律的影响[J]. 章求才,田亚坤,张志军,李亚俊,刘玄钊,贺桂成,刘永.  中国有色金属学报. 2017(05)
[6]考虑风速影响的土表蒸发计算方法[J]. 滕继东,单锋,张升,童军.  岩土工程学报. 2018(01)
[7]南海岛礁吹填钙质砂渗透特性试验研究[J]. 钱琨,王新志,陈剑文,刘鹏君.  岩土力学. 2017(06)
[8]基于膨润土微观结构确定土水特征曲线的残余含水率[J]. 朱赞成,孙德安,王小岗,陈雰,王古平.  岩土工程学报. 2015(07)
[9]钙质砂颗粒内孔隙的结构特征分析[J]. 朱长歧,陈海洋,孟庆山,汪稔.  岩土力学. 2014(07)
[10]风干砂毛细上升实验研究[J]. 米海存,何红曼,段吉波.  节水灌溉. 2014(06)

博士论文
[1]三轴条件下钙质砂颗粒破碎力学性质与本构模型研究[D]. 胡波.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
[2]钙质砂基本力学性质及颗粒破碎影响研究[D]. 张家铭.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2004

硕士论文
[1]盐碱土区土壤蒸发试验研究与模型修正[D]. 李波.黑龙江八一农垦大学 2017
[2]钙质土的抗剪强度及其影响机制研究[D]. 翁贻令.广西大学 2017
[3]南海钙质砂渗透特性试验研究[D]. 任玉宾.大连理工大学 2016
[4]蒸发条件下包气带水热运移模拟研究[D]. 侯莉莉.长安大学 2009
[5]浅层储气砂土的气藏压力状态与应力路径力学效应研究[D]. 钟方杰.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2007
[6]钙质砂的内孔隙研究[D]. 陈海洋.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2005



本文编号：3483834