非充分供水条件下供水强度对土壤水分入渗的影响研究

基于室内扰动均质土壤水分入渗试验,分析讨论了非充分供水条件下供水强度对土壤水分入渗的影响规律。试验结果表明:在给定土壤结构和含水量条件下,随着供水强度的减小,土壤积水时间、积水时间之差和稳渗率逐渐增大;不同供水强度下的稳渗率以充分供水的稳渗率为渐近线。研究结果对喷灌灌水技术参数的确定及水文学的径流研究有重要意义。     

峰峰新三矿煤矸石山土壤水分特性研究*

为了解煤矸石基质土壤的水分特性,为煤矸石山水土保持、生态修复和复垦提供理论依据,试验选用峰峰新三矿6种不同煤矸石基质土壤,采用室内模拟试验的方法,测定土壤孔隙度、渗透系数和水分入渗规律。试验结果表明:混合基质土壤孔隙度随掺土比例的增大而增大,掺土后基质总孔隙度显著增加;基质土壤的渗透系数山脚山腰山顶;矸土比为7∶3、5∶5和3∶7的混合基质土壤的渗透系数分别是原矸石的0.643、0.517和0.459,掺土后渗透系数显著降低。山脚矸石的初始入渗率和稳渗率分别为山腰的1.111和1.078倍;山腰矸石的初始入渗率和稳渗率分别为山顶的1.096和1.102倍;矸∶土/7∶3的初始入渗率和稳渗率分别为5∶5的1.152和1.149倍;矸土比5∶5的初始入渗率和稳渗率分别为矸土比3∶7的1.179和1.057倍。矸土混合土壤的初始入渗率、稳渗率均随矸土比的减小而迅速减小,入渗达到稳定状态的时间随矸土比的减小而增加。Kostiakov入渗模型更适合作为风化煤矸石的入渗模型,通用经验模型更适合作为掺土煤矸石的入渗模型。矸石掺土可以显著降低入渗率,提高累积入渗量,有益于煤矸石山的植物生长。     

供水强度对非充分供水入渗模型参数的影响

基于两种质地不同土壤的非充分供水入渗试验,分析了kostiakov三参数模型描述非充分供水入渗过程的可行性和供水强度R0对入渗模型参数的影响.结果表明:用kostiakov三参数模型描述土壤入渗能力控制阶段入渗过程是可行的;积水时刻tp随供水强度R0的变化呈负幂函数关系,入渗模型系数K等于供水强度与稳定入渗率之差,入渗指数α随供水强度的变化呈幂函数关系,供水强度对稳定入渗率f0影响不大.该研究结果对非充分供水入渗过程的预测有重要意义.     

施用膨润土增强淤积泥沙持水能力及阻控硝态氮淋失试验研究

为了研究施用膨润土对淤积泥沙持水能力及硝态氮淋失的影响,以黄河淤背区淤积泥沙为研究对象,通过室内一维积水入渗装置,在淤积泥沙表层设置掺入质量分数分别为10%、 20%、 25%、 30%的膨润土保水层与不掺膨润土的淤积泥沙进行对比试验,分析入渗性能、持水能力及硝态氮淋失量的差异。结果表明：膨润土可有效改善淤积泥沙入渗性能,累积入渗量随膨润土掺量的增加而降低;与不掺膨润土的淤积泥沙相比,掺入膨润土保水层的淤积泥沙累积入渗量提高21.5%～84.2%,入渗速率降低34.0%～65.6%;淤积泥沙持水能力随膨润土掺量的增加而增强,在累积入渗量为900 mL时,湿润锋运移距离减小2.1～7.7 cm,保水层含水率提高15.3%～69.8%, 30 d淤积泥沙累积蒸发量减少2.9%～11.4%;膨润土可有效降低淤积泥沙中硝态氮淋失量,有效改善了淤积泥沙中氮素的利用效果。     

降雨入渗对粗粒土路堤变形与稳定性的影响

针对土石混填粗粒土路堤,分析其降雨入渗机理,得到固定颗粒粒径时的总吸力随饱和度衰减规律,对比降雨入渗深度计算公式.根据饱和土强度折减规律,采用强度折减简要模拟降雨入渗效果,并结合工程实践建立数值模型,对降雨入渗作用下粗粒土路堤变形及稳定性进行计算分析.工程实例计算结果表明:降雨入渗对路堤变形影响明显,随着入渗深度增加,路堤附加沉降增大,当单次入渗深度为2 m时,附加沉降可达1.30 cm;降雨入渗对粗粒土路堤稳定性也有明显影响,入渗作用扩大路堤塑性区范围,降低路堤稳定性.     

南阳膨胀土裂隙扩展及室内降雨入渗实验研究

膨胀土在含水量降低时发生干缩开裂,给工程带来了极大的危害,其中降雨条件下裂隙膨胀土渗流问题是一
个典型的膨胀土工程问题。制备6 个相同的南阳重塑膨胀土样,在相同的环境下分别脱湿96,79,63,48,39,30 h,通
过数码拍照得到不同时刻试样表面裂隙图片,通过分析得到试样表面裂隙率;为了衡量裂隙在深部方向的发育情况,
使用煤油进行渗透实验,得到煤油入渗系数与脱湿时间、平均含水率、表面裂隙率的关系曲线;在油渗实验结束后进行
室内模拟降雨入渗实验,得到裂隙膨胀土入渗率的变化规律。通过对实验数据整理分析发现试样脱湿时间、试样平均
含水率、试样表面裂隙率、煤油入渗系数、降雨入渗实验径流开始时间、试样入渗率之间有良好的相互关系,降雨入渗
实验初期入渗率较大,入渗率随时间衰减很快,在15 min 内降低了两个数量级,脱湿时间越长的样初期入渗率越高,
衰减的也越快;入渗率在较短的时间内就开始趋于稳定,稳定后的入渗率随试样表面裂隙率线性增长,增长到一个峰
值后迅速降低。     

水泥硅灰粉砂土抗剪强度实验研究

以宁夏银川市某道路路基填筑的粉砂性土为实验对象,分别对水泥粉砂土和水泥硅灰粉砂土进行了三轴实验研究,分析了硅灰对水泥粉砂性土力学参数的影响规律.结果表明,硅灰替代水泥虽然不能改善水泥粉砂土的摩擦角,但可以改善水泥粉砂土的黏聚力,且随着硅灰替代量的增加,黏聚力呈先增加后减小的趋势.3%水泥粉砂土的硅灰最佳替代量为12.05%;5%水泥粉砂土的硅灰最佳替代量为16.5%.随着水泥掺量的增加,最佳硅灰替代量将增加;不同水泥掺量的粉砂土,硅灰对其抗变形能力影响不同,主要取决于水泥土的刚柔性.     

絮凝沉淀-人工湿地-地下水回灌系统水质处理试验研究

为探讨德阳市絮凝沉淀-人工湿地-地下水回灌系统运行各阶段的水质处理效果与开采供水的可行性,开展了水质分析、絮凝沉淀试验、人工湿地水处理试验、入渗试验、抽水试验、数值模拟等多项前期试验与分析。试验结果显示,绵远河水的浊度、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、总大肠杆菌、细菌总数指标是系统重点处理的水质指标,研究场地内地下水质量总体良好;絮凝剂聚合氯化铝(PAC)的最佳投加量为5. 3 mg/L[以三氧化二铝(Al2O3)计],沉淀时间不小于1. 5 h;单个入渗池运行时理论入渗量可达13 574. 4 m3/d;三口开采井的开采量可达3 960 m3/d;数值模拟结果显示入渗水从入渗补给池到开采井含水层有充足的时间杀灭病菌和病毒,开采井地下水的主要补给来源是入渗池的垂向入渗补给量。综合研究表明,系统运行水质主要控制指标理论上均可达到设计回灌水质要求,供水量可满足设计要求,对地下水环境造成影响较小,系统运行在技术上是可行的,但需要持续开采地下水;试验结果为校正地下水数值模型、系统的改进、系统全面运行提供了重要的参考。     

不同影响因素下砂夹垆土壤水分运动的模拟分析

为进一步认识砂夹垆土壤水分运动的基本规律,采用数值模拟的方法,研究夹层土质、夹层埋深、夹层厚度、初始含水率和压力水头对砂夹垆土壤水分运动的影响.结果表明,砂夹垆土壤水分运动与均质土存在较大差异,入渗过程表现为与均质土相同阶段、阻水减渗阶段和稳渗阶段;湿润锋进入夹层后,累积入渗量与入渗时间符合线性关系;土壤初始含水率和压力水头对砂夹垆土壤水分运动影响较小,夹层土质、夹层厚度和夹层埋深对砂夹垆土壤水分运动影响较大.在节水灌溉技术和工程防渗技术中,应重点考虑夹层质地、厚度和埋深.     

泥石流源区宽级配砾石土渗透特性试验研究

对泥石流启动机理的研究表明,源地土的渗透特性具有重要的作用。通过原位双环渗水试验,对汶川地区典型泥石流沟源地土进行了原位测试,得到了初渗率与稳渗率值。对张家坪沟源地土入渗过程分析表明试样颗粒粒径较大,块石含量较多,细颗粒含量较少,孔隙裂隙较为发育,土体结构较为松散,是该区域入渗过程中达到稳定渗流的时间较长、渗透率较大的主要原因。各区域渗透系数间的差异主要由土体结构、级配特征和物质来源不同所造成。国内外相关研究根据不同土体的入渗规律提出了Kostiakov模型、Horton模型和Philip模型,使用Kostiakov、Philip和Horton三种入渗模型对入渗过程进行拟合,结果表明Kostiakov模型相关性最好,能准确的反映源地土的渗透过程;同时Kostiakov模型参数计算表明,a值在26.62~65.94之间,表明入渗过程中渗透速率衰减较快。除张家坪沟外,n值均大于0.4,表明入渗过程中土体结构变化较大,张家坪沟土体块石骨架作用较强,因此土体结构变化较小,较为稳定。     

Na+含量对土壤入渗能力影响的试验研究

通过室内不同钠离子质量分数的土柱的积水入渗试验,分析讨论了土壤中钠离子质量分数对土壤入渗能力和Philip入渗模型参数的影响.研究结果表明:土壤中钠离子质量分数对土壤入渗能力的影响明显,钠离子质量分数由低到高,相同时刻的入渗率减小;土壤中钠离子质量分数影响Philip入渗模型的两个参数,与吸渗率和稳渗率间呈良好的负相关关系.研究结果可为开发利用盐碱荒地和改良盐碱地提供科学依据.     

不同结构土壤间歇入渗减渗效果的试验研究

本文以陕西关中田间连续和间歇入渗对比试验为依据,讨论了中壤质地土壤不同结构条件下的间歇入渗减渗效果,分析了间歇入渗的减渗率与地表土壤容重及连续入渗相对稳渗率之间的关系。可供中壤质地土壤地区进行间歇灌大田灌水试验和用水管理作参考。     

间歇灌灌水参数对其减渗效果影响的研究

本文以大田实测连续及间歇单点入渗对比试验为依据,针对陕西关中土类之一搂土,分析了间歇灌灌水参数对间歇入渗减渗效果的影响。从单点入渗的角度,提出了适合中壤质地土壤的合理间歇灌灌水技术参数,可供类似土壤质地地区间歇灌大田试验及用水管理参考。     

裂隙膨胀土室内降雨入渗试验研究

在大气降雨和蒸发的作用下,膨胀土体收缩产生大量无序破裂裂隙,水分易向土体深部渗透,裂隙性膨胀土比同类非开裂土体具有更大的渗透性,容易使膨胀土地区的边坡滑坡。常规试验中采用完整的土样进行渗透试验,量测出的渗透系数与实际裂隙存在的膨胀土渗透性有数量级上的差异,为反映裂隙膨胀土的真实渗透性,对不同初始含水率相同压实度、相同初始含水率不同压实度的两组裂隙膨胀土样进行室内模拟降雨实验,研究其在降雨入渗条件下的渗透规律,得出以下结论：(1)不同压实度膨胀土样脱湿后都形成以宽、细裂隙构成的裂隙网络,表面裂隙形态各不相同,总体上随压实度降低土样主裂隙有由开放向连通闭合的趋势,高、低压实度土样表面裂隙率比中等压实度(75%)土样低;(2)不同初始含水率土样裂隙脱湿后表面裂隙形态差异大,初始含水率从高到低土样宽裂隙趋向于均匀、且细裂隙明显增多,主裂隙曲线形状随初始含水率降低由圆弧状向直线转变,高初始含水率土样表面裂隙率大,初始含水率降到一定程度时土样表面裂隙率基本相当;(3)不同压实度下裂隙膨胀土初始入渗率随压实度增大而增大,近于线性关系,其后短时间内急骤衰减,压实度大的土样衰减速率较慢,稳定后入渗率都处于10-4数量级;(4)不同初始含水率土样初始入渗率数量级相同,不同土样入渗率变化区别极大,入渗率衰减阶段的衰减速率与持续时间明显不同,初始含水率高的土样衰减速率较低、持续时间长,土样稳定后平均入渗率除极高初始含水率土样外其它基本相同,约为4 E-04cm/s。     

退化两相Stefan动边界控制及其在非饱和土入渗中应用

结合孔隙水和孔隙气体在气液交界面上的力学条件,给出了一个退化的两相Stefan问题的最优控制模型;以交界面上的动边界为控制变量,描述了非饱和土中孔隙水的入渗和孔隙气体的排出过程,为水流入渗问题的求解提供了一种新的方法.数值结果表明,对导气率不同的土类,孔隙气体的排出过程对孔隙水入渗运动有不同的影响,对导气率低的土类影响很大,且不可忽略.     

不同注浆材料作用下后压浆桩桩-土界面力学特性分析

为了研究不同注浆材料对后压浆桩桩-土界面的加固效果，开展了大型界面剪切实验.针对后压浆桩在各类土层中的应用，设置了砂土、风化岩、黏土3种不同土样，以研究不同土层环境下压浆对界面剪切性状的影响.采用双曲线模型及考虑剪切应力软化的剪切力学模型对剪切数据进行拟合，通过荷载传递法对压浆桩和未压浆桩的承载特性进行计算分析.研究结果表明，不同注浆材料作用下桩-土界面力学特性均有所改善.在砂土和风化岩中桩-土界面剪切应力与剪切位移之间的相互关系未受压浆影响；在黏土中，压浆改变了桩-土界面的力学特性，呈现出与未注浆接触面不同的软化现象.算例中桩基压浆前极限承载力为7.936 MN,粉煤灰基地聚合物、粉煤灰-水泥以及纯水泥浆液压浆后的极限承载力分别为13.492、13.647、13.926 MN.     

小浪底水库异重流对库区河床冲淤的影响

对小浪底水库异重流潜入位置、地形坡降、坝前水位及其库区河床地形的变化进行分析.结果表明:异重流的发生、运行及其消亡受制于地形的改变和进出库水沙量的影响;库区地形影响异重流的排沙效果,反过来异重流又塑造了库区地形.小浪底水库随着淤积三角洲顶点的不断向前推进,近坝段的比降变陡,有利于异重流排沙,可减少库区的泥沙淤积.     

不同干密度压实黄土垂直积水入渗特性

为探究受干密度变化影响下的压实黄土垂直积水入渗特性,以延安黄土为例,利用自主研发的一套一维土柱垂直入渗试验装置,设置三组不同干密度压实土柱进行常水头积水入渗试验。结果表明：入渗率和湿润锋前进速率与压实黄土干密度存在负相关性,导致相同积水入渗时段,干密度越大,累积入渗量越少,湿润锋前进距离越短;干密度变化对入渗率影响主要体现在积水入渗前期,随时间推移影响程度逐渐减小;积水入渗试验中,同一深度相邻传感器响应时间间隔与压实黄土干密度存在正相关性,且干密度越大,土体增湿过程越相对缓慢;试验土体增湿过程中,渗透系数逐渐增大,介于10-9～10-4cm/s之间,当体积含水率在20%～30%时,渗透系数受干密度变化影响不明显,当体积含水率大于30%,干密度越大渗透系数越小;压实黄土增湿稳定时,体积含水率小于饱和态,渗透系数近似等于饱和渗透值。     

泥粉对聚羧酸减水剂水泥净浆流变性的影响

为探究泥粉和聚羧酸减水剂对水泥净浆流变性的影响,在掺入聚羧酸减水剂母液和两种复配助剂的基础上,分别外掺1%,2%,3%的高岭土型和蒙脱土型泥粉,并采用Bingham流变模型系统地研究泥粉掺量、种类和聚羧酸减水剂助剂对水泥净浆屈服应力及塑性粘度的影响规律.通过X射线(XRD)小角度衍射、总有机碳(TOC)、Zeta电位对宏观试验结果进行验证.结果表明:增大泥粉掺量可降低聚羧酸减水剂水泥净浆的流变性;高岭土型普通黏土对降低聚羧酸减水剂水泥净浆流变性的程度小于蒙脱土型膨润土;异戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG类)保坍型助剂F1对水泥净浆流变性的促进作用大于异丁烯基聚氧乙烯醚(HPEG类)减水型助剂F2.     

绿洲农田表层掺砂、覆砂对土壤水分入渗的影响

为认识绿洲农田表层掺砂和覆砂后层状土的入渗规律及农业生产实践提供依据,通过模拟试验研究了绿洲农田表层掺砂、覆砂对土壤水分入渗的影响。试验以不同掺砂量和覆砂厚度为影响因子,设置0%(对照)、25%、50%、75%、100%(纯砂)5个掺砂量处理,折合为覆砂厚度分别是0、1.7、3.6、5.7、8cm。结果表明:表层掺砂(除100%)能显著提高土壤入渗能力,并随着掺砂量(除100%)的增加而增加,且提高了掺砂层下部含水量;覆砂抑制了土壤入渗能力,且随着覆砂厚度增加抑制减弱;经Philip和Kostiakov入渗模型参数拟合和I200验证得出:Philip和Kostiakov入渗模型均有较高的实用性,其中Kostiakov入渗模型更佳。