土柱尺寸与层状结构对土壤饱和导水率影响的试验研究

发布时间：2017-05-17 06:00

  本文关键词：土柱尺寸与层状结构对土壤饱和导水率影响的试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土壤饱和导水率(Ks)是一项重要的土壤物理参数,可以用来估计非饱和导水率等,是众多土壤水分运动模型的重要参数。而土壤饱和导水率的室内测定是众多土壤试验的基础部分,能为其他试验提供基础参数,具有参考价值,其测定过程容易受测定时间、测定方法、取样尺寸、所选材料等各种因素影响,导致饱和导水率测定结果的有效性和参考性可能会受到影响。因此,本文通过室内土柱模拟试验,研究了耦合不同质地时土柱尺寸、层状结构和样品粒径对饱和导水率测定结果的影响,主要取得了以下结果及结论:(1)饱和导水率测定值随测定时间逐渐减小,在0-20min内迅速下降;与其他土柱尺寸相比,对于两种土壤类型,5cm直径土柱降低幅度均表现为最大;随后,饱和导水率测量值趋于稳定,在整个测定时间序列下,扰动砂壤土饱和导水率测量值降低幅度较粘壤土大。(2)扰动砂壤土饱和导水率随土柱直径变化(变异系数22.94%)比扰动粘壤土大(变异系数2.6%),当土柱直径增加时两者均呈现变大趋势,随着土柱直径增加饱和导水率增幅减小,其中扰动砂壤土增幅较大。可用管壁效应来解释土壤Ks测定值随土柱的直径增加而变大的现象,单位管壁长度占有的土柱横截面积可作为管壁效应描述变量。(3)层状结构土柱的饱和导水率受分层层数及分层方式影响。对于土壤和玻璃珠两种多孔介质,两层性结构不同组合之间有效导水率的差异显著(p0.05),且主要体现在两层土体的质地差异上,上下层位置对其影响不显著;对于三层结构和两层土壤的多次叠加结构,不同层次分布所测结果之间差异均极其显著(p0.01),后者有效饱和导水率值随分层数目的增加有增大的趋势。(4)层状土柱内部结构变复杂时,有效饱和导水率公式对层状土壤水分运动描述性变差。对试验结果非线性拟合表明,细质地/细粒径土层对层状土壤/玻璃珠土柱饱和导水率影响更大。对于三层结构土壤,上中下位置及三种质地对土柱饱和导水率的影响系数均差异显著(p0.05),对于玻璃珠则不显著。用土壤试验结果拟合的有效饱和导水率参数对玻璃珠适用性较差,说明层状土壤有效饱和导水率受细质土影响较大,不仅与样品粒径粗细有关,还与黏粒性质有关。(5)对于不同夹层厚度的夹层结构玻璃珠土柱,较粗粒径夹较细粒径的夹层结构有效饱和导水率均高于相应的较细粒径夹较粗粒径夹层结构的有效饱和导水率。而对于主要土体相同的玻璃珠土柱,所夹夹层为相对较粗粒径的层状结构饱和导水率大于夹层为相对较细粒径的层状结构饱和导水率。对于所有夹层结构,夹层厚度同等程度增加时,层状土柱饱和导水率均有所增加。
【关键词】：饱和导水率 土柱尺寸 层状结构 玻璃珠 粒径
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S152.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究进展13-18
• 1.2.1 设备尺度对饱和导水率测定的影响研究13-15
• 1.2.3 层状结构对土壤水分运动的影响研究15-18
• 1.3 小结18-19
• 第二章 研究内容和方法19-26
• 2.1 研究内容19
• 2.2 研究方法19-25
• 2.2.1 试验材料19-20
• 2.2.2 试验设计20-23
• 2.2.3 数据测定与分析23-25
• 2.3 技术路线25-26
• 第三章 土柱尺寸对饱和导水率测定的影响26-34
• 3.1 测定时间对饱和导水率测定的影响26-30
• 3.2 土柱尺寸对扰动土饱和导水率测定的影响30-31
• 3.3 讨论31-33
• 3.4 小结33-34
• 第四章 层状结构对土壤饱和导水率的影响34-41
• 4.1 两层性土壤结构的饱和导水率34-36
• 4.2 三层性土壤结构的饱和导水率36-38
• 4.3 多层性土壤结构的饱和导水率38-39
• 4.4 小结39-41
• 第五章 层状结构对玻璃珠饱和导水率的影响41-54
• 5.1 不同粒径玻璃珠的饱和导水率41-42
• 5.2 层状结构对玻璃珠饱和导水率的影响42-45
• 5.2.1 两层结构玻璃珠的饱和导水率42-44
• 5.2.2 三层结构玻璃珠的饱和导水率44-45
• 5.3 夹层结构对玻璃珠饱和导水率的影响45-49
• 5.3.1 3cm夹层玻璃珠的饱和导水率45-47
• 5.3.2 6cm夹层玻璃珠的饱和导水率47-49
• 5.4 讨论49-52
• 5.4.1 夹层厚度对玻璃珠饱和导水率的影响49-50
• 5.4.2 试验材料对层状结构饱和导水率的影响50-52
• 5.5 小结52-54
• 第六章 主要结论及有待进一步研究的问题54-56
• 6.1 主要结论54-55
• 6.2 本研究创新点55
• 6.3 有待进一步研究的问题55-56
• 参考文献56-64
• 致谢64-66
• 作者简介66

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