非饱和土壤水分扩散率的测试方法研究
发布时间：2020-12-27 16:59
土壤水是连接地表水与地下水的重要枢纽,是水文循环必不可少的重要过程。非饱和水流运动方程（Richard方程）可以模拟地下水流的运动过程以及溶质运移过程,其主要的水分运动参数包括非饱和渗透系数和非饱和土壤水分扩散率。研究非饱和土壤水分扩散率的测试方法,提高土壤水分扩散率的测试精度,可以更为准确的描述水分在土壤中的运动过程,对农业灌溉、水利工程和涉及水分入渗等实际工程问题具有重要意义。本文首先分析水平土柱法和Hydrus-1D反分析法两种方法在测试非饱和土壤水分扩散率时的优点和缺点。针对水平土柱法θt数据易受自由边界影响,提出改进的水平土柱法。对于上述测试方法需要假设边界条件的局限性,在Hydrus-1D反分析法的基础上,将测点间的土柱作为研究对象,以最上和最下测点作为研究对象的上、下边界,提出实测数据作为边界条件的数据反分析法。通过Hydrus-1D模拟一维水平土柱入渗试验,以及设计室内一维水平土柱入渗试验,验证方法的可行性。在此过程中,得到以下结论:（1）当基本数据为θx数据时,采用水平土柱法确定土壤水分扩散率的计算结果具有较高的精度;当基本...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章测试土壤水分扩散率的水平土柱法和Hydrus-1D反分析法的对比9水率的下限，接近初始含水率θi），由于当θ=θi时，有dθ/dλ=0，对于接近初始含水率的θa，dθ/dλ趋近于0，取θ=θa时的dθ/dλ等于0，则有：a1dd2dD（2.20）将式（2.20）写成差分形式，则有：111111218jjjjjjkkkkjjjjkD（2.21）式中，将含水率区间[θa,θ0]等分为J1分，θ1,θ2,θ3,…,θj,…,θJ（其中θ1=θa，θJ=θ0），λj=λ(θj)，Dj=D(θj)，j=2,3,…,J1。式（2.20）或式（2.21）给出了土壤水分扩散率与含水率的关系式。图2.1水平土柱法试验装置示意图图2.1为水平土柱法试验装置示意图。当通过试验确定了某一时刻，含水率在土柱剖面上的分布（θ~x），或某一坐标处，含水率随时间的变化情况（θ~t）时，通过式（2.18）可以确定λ与含水率θ的关系，再采用式（2.21）即可计算出不同含水率θ对应的土壤水分扩散率D，这种确定土壤水扩散率的方法称为水平土柱法。2.1.2方法分析采用Hydrus-1D软件模拟水分在SandyLoam（SL）和Loam（LO）两种水平土柱中的入渗过程。土柱的长度为0.5m，水力性质采用常用的vanGenuchten模型（简称VG模型）进行描述，两种土柱的VG模型参数的取值如表2.1所示。根据两种土样扩散系数的不同，设置四种土柱的计算时长分别为1.5d和5.0d，设置输出的时间数量均为20个。以土柱左侧为原点，以水平向右为正方向建立x坐标，左边界设置定含水率边界（SL和LO土柱x=0m处的含水率恒定，分别为40.00vol%和42.00vol%），设置
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双电层模型冻土中未冻水含量理论推演及应用[J]. 靳潇,杨文,孟宪红,雷乐乐. 岩土力学. 2019(04)
[2]地下水利工程战略构想及关键技术展望[J]. 谢和平,许唯临,刘超,杨兴国. 岩石力学与工程学报. 2018(04)
[3]基于非饱和流的地下水封洞库涌水量研究[J]. 崔少东,郭书太,高剑锋. 地下空间与工程学报. 2017(S2)
[4]NaCl溶液对土体冻结特征影响的试验研究[J]. 马田田,韦昌富,夏晓龙,陈盼. 岩土力学. 2017(07)
[5]一阶微分方程的常数变异法及积分因子的探讨[J]. 李静. 中国传媒大学学报(自然科学版). 2017(03)
[6]非饱和土壤水分运动参数的确定——以昆明红壤土为例[J]. 马美红,张书函,王会肖,杨会彩,李青. 北京师范大学学报(自然科学版). 2017(01)
[7]青藏高原坡面冻土土壤水分空间变异特性[J]. 曹伟,盛煜,吴吉春,李静,王生廷. 水科学进展. 2017(01)
[8]温度对黄土水力学参数的影响研究[J]. 曾磊,段磊,李万鹏,乔晓英,李俊亭. 工程地质学报. 2016(04)
[9]中国水资源短缺的空间格局及缺水类型[J]. 童绍玉,周振宇,彭海英. 生态经济. 2016(07)
[10]土壤水分扩散率单一参数模型空间变异及尺度效应的多重分形[J]. 许坤鹏,赵文刚,马孝义,钟新铭,余淼. 土壤通报. 2016(01)
博士论文
[1]饱和—非饱和土壤渗流过程中Richards方程的分析与计算[D]. 赵晨霞.兰州大学 2016
本文编号：2942128
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章测试土壤水分扩散率的水平土柱法和Hydrus-1D反分析法的对比9水率的下限，接近初始含水率θi），由于当θ=θi时，有dθ/dλ=0，对于接近初始含水率的θa，dθ/dλ趋近于0，取θ=θa时的dθ/dλ等于0，则有：a1dd2dD（2.20）将式（2.20）写成差分形式，则有：111111218jjjjjjkkkkjjjjkD（2.21）式中，将含水率区间[θa,θ0]等分为J1分，θ1,θ2,θ3,…,θj,…,θJ（其中θ1=θa，θJ=θ0），λj=λ(θj)，Dj=D(θj)，j=2,3,…,J1。式（2.20）或式（2.21）给出了土壤水分扩散率与含水率的关系式。图2.1水平土柱法试验装置示意图图2.1为水平土柱法试验装置示意图。当通过试验确定了某一时刻，含水率在土柱剖面上的分布（θ~x），或某一坐标处，含水率随时间的变化情况（θ~t）时，通过式（2.18）可以确定λ与含水率θ的关系，再采用式（2.21）即可计算出不同含水率θ对应的土壤水分扩散率D，这种确定土壤水扩散率的方法称为水平土柱法。2.1.2方法分析采用Hydrus-1D软件模拟水分在SandyLoam（SL）和Loam（LO）两种水平土柱中的入渗过程。土柱的长度为0.5m，水力性质采用常用的vanGenuchten模型（简称VG模型）进行描述，两种土柱的VG模型参数的取值如表2.1所示。根据两种土样扩散系数的不同，设置四种土柱的计算时长分别为1.5d和5.0d，设置输出的时间数量均为20个。以土柱左侧为原点，以水平向右为正方向建立x坐标，左边界设置定含水率边界（SL和LO土柱x=0m处的含水率恒定，分别为40.00vol%和42.00vol%），设置
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双电层模型冻土中未冻水含量理论推演及应用[J]. 靳潇,杨文,孟宪红,雷乐乐. 岩土力学. 2019(04)
[2]地下水利工程战略构想及关键技术展望[J]. 谢和平,许唯临,刘超,杨兴国. 岩石力学与工程学报. 2018(04)
[3]基于非饱和流的地下水封洞库涌水量研究[J]. 崔少东,郭书太,高剑锋. 地下空间与工程学报. 2017(S2)
[4]NaCl溶液对土体冻结特征影响的试验研究[J]. 马田田,韦昌富,夏晓龙,陈盼. 岩土力学. 2017(07)
[5]一阶微分方程的常数变异法及积分因子的探讨[J]. 李静. 中国传媒大学学报(自然科学版). 2017(03)
[6]非饱和土壤水分运动参数的确定——以昆明红壤土为例[J]. 马美红,张书函,王会肖,杨会彩,李青. 北京师范大学学报(自然科学版). 2017(01)
[7]青藏高原坡面冻土土壤水分空间变异特性[J]. 曹伟,盛煜,吴吉春,李静,王生廷. 水科学进展. 2017(01)
[8]温度对黄土水力学参数的影响研究[J]. 曾磊,段磊,李万鹏,乔晓英,李俊亭. 工程地质学报. 2016(04)
[9]中国水资源短缺的空间格局及缺水类型[J]. 童绍玉,周振宇,彭海英. 生态经济. 2016(07)
[10]土壤水分扩散率单一参数模型空间变异及尺度效应的多重分形[J]. 许坤鹏,赵文刚,马孝义,钟新铭,余淼. 土壤通报. 2016(01)
博士论文
[1]饱和—非饱和土壤渗流过程中Richards方程的分析与计算[D]. 赵晨霞.兰州大学 2016
本文编号：2942128
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/2942128.html
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