黄土区土壤大孔隙流试验研究
发布时间：2021-10-10 16:10
本文以黄土区长武试验站野外入渗观测试验为基础，分析了土地利用方式对土壤大孔隙特征的响应，同时基于室内大孔隙土柱入渗试验，研究了土壤初始含水率、质地、大孔隙扭曲性及连通性对水分运移的影响，并建立大孔隙流的优先迁移模型，结合Hydrus-2D/3D软件模拟土壤水分入渗过程，取得以下研究结果：1)黄土区土地利用方式会影响到土壤入渗能力，通过几十年累积，可明显表现出饱和入渗能力上农地远低于林草地。引起土壤入渗能力差异的主要原因是人类耕作活动和植物根孔引起土壤大孔隙及大孔隙连通性的差异。如单位面积有效大孔隙数目及大孔隙度由大到小顺序为：刺槐林地≈草地>小麦地>苹果园地。有效大孔隙占土壤体积比例虽小，但对水分运移起着至关重要的作用。2)同质地土壤在土壤初始含水率大于其斥水性的峰值含水率时，湿润锋运移深度随着土壤初始含水率的增大而增大，反之湿润锋运移深度随着初始含水率的增加而减少；不同质地湿润锋运移速度随土壤粘粒含量的升高而减慢；累积入渗量受到土壤储水性及斥水性的双重影响，导致与湿润锋的运移趋势并不一致；Kostiakov入渗模型能很好地拟合累积入渗量随时间的变化过程，适用于存在大孔隙流...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究进展
1.2.1 大孔隙的分类
1.2.2 大孔隙流的影响因素
1.2.3 大孔隙流的量化方法
1.3 存在问题及发展趋势
第二章 研究内容及技术路线
2.1 研究内容
2.2 预期目标
2.3 技术路线
第三章 黄土区土地利用方式对大孔隙特征的影响
3.1 研究区概况
3.2 研究方法
3.2.1 样地情况
3.2.2 土壤入渗试验
3.2.3 土壤水分特征曲线测定
3.2.4 数据处理
3.3 结果与分析
3.3.1 不同土地利用方式下土壤导水性能
3.3.2 不同土地利用方式下土壤大孔隙数量及对饱和导水率的贡献
3.3.3 不同土地利用方式下土壤大孔隙的连通性
3.4 讨论
3.5 本章小结
第四章 土壤质地和初始含水率对大孔隙流的影响
4.1 材料与方法
4.1.1 供试土壤
4.1.2 试验装置
4.1.3 试验方案
4.2 结果与分析
4.2.1 土壤质地和初始含水率对湿润锋形态的影响
4.2.2 土壤质地和初始含水率对湿润锋运移最大深度的影响
4.2.3 土壤质地和初始含水率对累积入渗量的影响
4.3 讨论
4.4 本章小结
第五章 大孔隙扭曲性对土壤水分运移的影响
5.1 材料与方法
5.1.1 供试土壤
5.1.2 试验装置
5.1.3 试验方案
5.2 结果与分析
5.2.1 大孔隙扭曲性对湿润锋运移形态的影响
5.2.2 大孔隙扭曲性对湿润锋最大入渗深度的影响
5.2.3 大孔隙扭曲性对累积入渗量的影响
5.2.4 大孔隙扭曲性与穿透时间的关系
5.3 本章小结
第六章 大孔隙连通性对土壤水分运移的影响
6.1 材料与方法
6.1.1 供试土壤
6.1.2 试验装置
6.1.3 试验方案
6.2 结果与分析
6.2.1 大孔隙连通性对湿润锋形态的影响
6.2.2 大孔隙连通性对水分穿透时间的影响
6.2.3 大孔隙连通性对累积入渗量和稳定入渗量的影响
6.2.4 大孔隙连通性对累积出流量和出流速率的影响
6.3 本章小结
第七章 基于 Hydrus-2D/3D 软件的土壤大孔隙流模拟
7.1 土壤大孔隙流水分运动数学模型
7.1.1 土壤水分运动基本模型
7.1.2 土壤水分运动模型简化
7.2 土壤大孔隙流运移的定解条件
7.2.1 初始条件
7.2.2 边界条件
7.3 土壤大孔隙流运移的数值求解方法
7.4 土壤大孔隙流运移过程数值模拟
7.4.1 基本参数确定
7.4.2 模型的适用性评价
7.4.3 模拟过程及结果分析
7.5 本章小结
附图
第八章 结论及有待深入解决的问题
8.1 主要结论
8.2 有待深入解决的问题
参考文献
作者简介
本文编号：3428712
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究进展
1.2.1 大孔隙的分类
1.2.2 大孔隙流的影响因素
1.2.3 大孔隙流的量化方法
1.3 存在问题及发展趋势
第二章 研究内容及技术路线
2.1 研究内容
2.2 预期目标
2.3 技术路线
第三章 黄土区土地利用方式对大孔隙特征的影响
3.1 研究区概况
3.2 研究方法
3.2.1 样地情况
3.2.2 土壤入渗试验
3.2.3 土壤水分特征曲线测定
3.2.4 数据处理
3.3 结果与分析
3.3.1 不同土地利用方式下土壤导水性能
3.3.2 不同土地利用方式下土壤大孔隙数量及对饱和导水率的贡献
3.3.3 不同土地利用方式下土壤大孔隙的连通性
3.4 讨论
3.5 本章小结
第四章 土壤质地和初始含水率对大孔隙流的影响
4.1 材料与方法
4.1.1 供试土壤
4.1.2 试验装置
4.1.3 试验方案
4.2 结果与分析
4.2.1 土壤质地和初始含水率对湿润锋形态的影响
4.2.2 土壤质地和初始含水率对湿润锋运移最大深度的影响
4.2.3 土壤质地和初始含水率对累积入渗量的影响
4.3 讨论
4.4 本章小结
第五章 大孔隙扭曲性对土壤水分运移的影响
5.1 材料与方法
5.1.1 供试土壤
5.1.2 试验装置
5.1.3 试验方案
5.2 结果与分析
5.2.1 大孔隙扭曲性对湿润锋运移形态的影响
5.2.2 大孔隙扭曲性对湿润锋最大入渗深度的影响
5.2.3 大孔隙扭曲性对累积入渗量的影响
5.2.4 大孔隙扭曲性与穿透时间的关系
5.3 本章小结
第六章 大孔隙连通性对土壤水分运移的影响
6.1 材料与方法
6.1.1 供试土壤
6.1.2 试验装置
6.1.3 试验方案
6.2 结果与分析
6.2.1 大孔隙连通性对湿润锋形态的影响
6.2.2 大孔隙连通性对水分穿透时间的影响
6.2.3 大孔隙连通性对累积入渗量和稳定入渗量的影响
6.2.4 大孔隙连通性对累积出流量和出流速率的影响
6.3 本章小结
第七章 基于 Hydrus-2D/3D 软件的土壤大孔隙流模拟
7.1 土壤大孔隙流水分运动数学模型
7.1.1 土壤水分运动基本模型
7.1.2 土壤水分运动模型简化
7.2 土壤大孔隙流运移的定解条件
7.2.1 初始条件
7.2.2 边界条件
7.3 土壤大孔隙流运移的数值求解方法
7.4 土壤大孔隙流运移过程数值模拟
7.4.1 基本参数确定
7.4.2 模型的适用性评价
7.4.3 模拟过程及结果分析
7.5 本章小结
附图
第八章 结论及有待深入解决的问题
8.1 主要结论
8.2 有待深入解决的问题
参考文献
作者简介
本文编号：3428712
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3428712.html
