土石混合物入渗性能试验及模拟研究

发布时间：2021-09-05 12:34

　　为研究碎石含量与粒径对土壤入渗能力的影响,通过向自然土壤添加不同粒径、不同含量的碎石,在定水头条件下,研究了碎石含量和粒径对其入渗能力的影响,并通过Horton模型、Philip模型、Kostiakov模型及修正的Kostiakov模型对入渗率进行拟合,确定土石混合物入渗过程的适用模型。研究结果表明,相同碎石粒径条件下,累积入渗量与碎石含量呈正相关关系;相同碎石含量条件下,碎石粒径与累积入渗量呈负相关关系;通过Horton模型、Philip模型、Kostiakov模型及修正的Kostiakov模型对入渗率拟合的对比分析,发现修正的Kostiakov模型模拟含碎石土壤入渗率具有较高的精度,适用于试验所选的土石混合物。研究结果可为农业灌溉和水土保持提供参考。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(10)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

试验土壤颗粒分级

试验采用垂直一维土壤入渗试验方法进行土石混合物入渗测量，试验土柱采用透明有机玻璃制作而成，内径为29cm，高60cm。土柱底部均匀分布5 mm的圆孔与大气连接，保持通气透水的边界条件。马氏瓶由有机玻璃管制成，直径为19cm，高度为120cm，细管处贴有标准直尺，通过变流量为环式入渗土柱提供常水头供水，保证入渗土壤表水头为3cm，土石混合物填装高度55cm，试验持续2.5h。试验重复2次。试验装置示意图见图2。试验前先在土柱底部放置滤纸，防止填装过程中土壤颗粒通过底部孔隙流失。填土前测定土壤含水率，土壤重度1.2g/cm3、碎石重度（2.52、2.65g/cm3）和碎石含量（0、10%、20%、30%、40%）；将土壤和碎石混合均匀后放入土柱中，土石混合物填装深度为55cm，预留水头3cm，足够持续2.5h的入渗过程。具体试验方案见表1。

土石混合物在未达到稳定入渗时，常采用累积入渗量来表征土石混合物的入渗能力[7]。图3为土石混合物重度对累积入渗量的影响。由图3可知，土石混合物重度与150 min累积入渗量呈显著幂函数负相关关系，2～4mm土石混合物重度从1.2g/cm3增加到1.537g/cm3,150 min累积入渗量减少了61.48 mm;10～20 mm土石混合物重度从1.2g/cm3增加到1.546g/cm3,150min累积入渗量减少了75.74mm，土石混合物入渗能力随着重度增大有降低的趋势。3.3 碎石粒径及含量对土石混合物入渗能力的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土地区不积雨条件下降雨入渗及其湿润锋移动规律[J]. 杜玉鹏,田堪良,张爱军,张世参.  水电能源科学. 2019(10)
[2]紫色土中砾石夹层对土壤水分入渗的影响[J]. 李雪垠,李朝霞,王天巍,蔡崇法,王小燕,宋婧.  水科学进展. 2016(05)
[3]土石混合介质水分运动规律研究[J]. 刘建军,王全九,王春霞,杨艳芬.  灌溉排水学报. 2010(01)
[4]含碎石土壤水分入渗试验研究[J]. 王慧芳,邵明安.  水科学进展. 2006(05)
[5]不同碎石含量的土壤降雨入渗和产沙过程初步研究[J]. 朱元骏,邵明安.  农业工程学报. 2006(02)

博士论文
[1]土壤机械组成及容重对水分特征参数影响模拟试验研究[D]. 李卓.西北农林科技大学 2009
[2]土石混合介质水分溶质运移的试验研究[D]. 周蓓蓓.西北农林科技大学 2009



本文编号：3385358