土壤水分运移温度效应的数值研究

分析了土壤水分运移温度效应的机理,基于“表面张力-粘滞流理论”对“六场-相变-扩散模型”中的土水势、非饱和水力传导系数和水分扩散系数三个参数进行了改进,即考虑了它们的温度效应,继而通过对0.2 m×0.2 m的二维砂土剖面的热湿耦合运移进行了为期60 d的数值计算,通过比较原模型和改进模型的计算结果,考察了土壤水分运移温度效应的大小.计算结果表明:第10 d,20 d,30 d,40 d,50 d和60 d时,温度效应对土壤水分含量的相对影响分别为4.98%,5.57%,6.23%,6.96%,7.78%和8.7%.同时发现,土壤水分运移的温度效应在土壤表层表现得最为明显.     

长三角地区4种典型土壤对Zn吸附-解吸的特性

选择长三角地区具有代表性的4种土壤,采用不同浓度的外源Zn溶液进行吸附,用模拟雨水作为解吸剂,研究4种土壤对Zn的吸附-解吸特性,以及Zn的连续解吸特性.结果表明:4种土壤对Zn的吸附量均随吸附平衡浓度的增大而增加,且吸附量与土壤的pH正相关;吸附等温线可以用Freundlich方程和Temkin方程来描述.由Langmuir方程求得的4种土壤的最大吸附量的大小顺序为:q(青紫泥)＞q(滩潮土)＞q(乌黄土)＞q(黄泥沙田).最大缓冲容量的顺序为:MBC(滩潮土)＞MBC(乌黄土)＞MBC(青紫泥)＞MBc(黄泥沙田).4种土壤对Zn的解吸量均随着解吸平衡浓度的增大而线性增加.连续解吸可提高土壤对Zn的解吸率,但连续解吸数次后,解吸过程趋于稳定.     

南方酸沉降区土壤硫酸根吸附解吸特性及其数值拟合

通过8种典型土样的硫酸根吸附解吸实验,研究了我国南方土壤硫酸根的吸附解吸特性,并运用Freundlich、Langmuir和Temkin等温方程对试验数据进行了拟合,结果表明,Freundlich方程和Langmuir方程对土壤硫酸根吸附过程拟合较好,Temkin方程则不太适合,但上述方程对硫酸根解吸过程拟合结果均较差,土壤硫酸根的解吸不是吸附的简单逆过程,而纯矿物对硫酸根的吸附解吸过程均可用上述3个方程拟合,且相关系数均在0.9以上,南方土壤中,蒙脱石的存在对硫酸根的吸附可能起特殊的促进作用。     

土壤热湿迁移实验与数值模拟的研究

对蒸发状况下土壤中的热湿迁移进行了实验研究，同时也相应条件作了数值模拟，所得结果能够相互验证，在此基础了阐述了土壤中热湿迁移的一般规律。     

土壤热湿迁移实验与数值模拟的研究

对蒸发状况下土壤中的热湿迁移进行了实验研究,同时也对相应条件作了数值模拟,所得结果能够相互验证．在此基础上阐述了土壤中热湿迁移的一般规律．     

土壤地下空间耦合下天然气泄漏扩散数值模拟

随着燃气管道数量和规模的增加,由于燃气泄漏至相邻地下空间导致燃气爆炸的事故日益突出。为了研究天然气管道泄漏后气体在土壤和地下空间耦合下的扩散过程及规律,本文采用COMSOL软件中建立燃气管道泄漏在土壤和阀门井中扩散的数学模型,分别研究不同管道压力、土壤孔隙率、泄漏口到阀门井水平距离对燃气泄漏扩散的影响,结果表明：随着管道压力和土壤孔隙率的增加,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间相应减小;不同孔隙率条件下阀门井内甲烷摩尔分数差值逐渐稳定在一个定值;泄漏位置距离地下空间小于12.5 m时,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间小于7天,距离大于12.5 m时阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限需要一周以上的时间。     

电加热强化页岩气解吸的数值模拟

根据电流连续性原理、能量守恒方程和Langmuir吸附模型,建立了多电极加热强化页岩气解吸的数学模型,利用有限差分法进行了求解。讨论了不同电极分布方式下页岩气藏的电场、温度场分布及其对页岩气解吸的影响。结果表明:五点电极加热时电能大部分集中在电极附近,电极附近温度上升较快,地层加热不均匀;排式电极加热方式能够较均匀地加热地层,页岩气解吸效果较好,相对于五点电极加热,解吸率增加约1倍。加热功率为30 k W时,排式电极加热1 a页岩气解吸率达到24.64%,说明了电加热是一种有效的强化页岩气解吸技术。地层温度随加热电功率的增加线性增加,但功率越高,解吸率增加越慢。     

小流域土壤养分运移的数学模型及模拟

为研究土壤养分流失在流域内不同地貌单元的运移问题,通过建立小流域土壤养分运移数学模型及计算程序的编制,实现了对小流域土壤养分运移的数值模拟.该模型能描述小流域水土流失的水量及养分含量的运移过程,解决了养分源成点源、非点源分布和小流域土壤养分呈带状分布变化的问题,为大面积预测养分运移提供了科学依据.     

三种广东典型土壤对Cu~(2+)的吸附——解吸特性研究

用平衡吸附法研究了广东地区的红壤、砖红壤以及水稻土对Cu2+的吸附和解吸。结果表明:土壤对Cu2+的吸附量、净吸附量、解吸量都随添加Cu2+浓度的增大而增大;在添加相同浓度的Cu2+标准液时,土壤对铜的净吸附量基是水稻土>红壤>砖红壤,pH值、CEC和有机质含量越大,土壤的吸附量越大;结合使用等温吸附曲线与解吸率,能够很好地描述土壤对Cu2+的吸附特性;土壤对Cu2+的吸附可用Langmuir模型、Freundlich模型和Temkin模型加以描述。     

咸水越流过程中水、盐运移机理的试验设备

浅层咸水在越流过程中,水一盐在粘性土中的运移过程和机理,是回答深层淡水开采安全性的关键.为研究土体在自然压力状态下,咸水沿越流途径的水质、土质的变化,改造设计了HBST-1型渗透仪,用于在试验室中测定土样在有侧限条件下固结一维渗透性能.该设备可在最大程度上恢复原状土状态,能提供连续的渗透压力,可进行多层渗透,也可进行单层渗透,在多个渗透装置间,可取水样化验水质,成功解决了粘土渗流过程的取样问题.     

温度效应对非饱和土壤中湿分迁移影响的实验

在多种条件下,对非饱和多孔土壤中温度和湿分分布的动态特性进行了实验研究,分析了温度效应对水分运移的影响.结果表明:温度对土壤水分含量的影响显著,随着温度升高,土壤持水性降低,水分含量明显降低;在周期性变化的土壤温度的作用下,土壤水分含量则呈周期性变化;土壤润湿度与温度变化幅度共同决定温度效应对土壤湿分迁移的影响程度,由温度和温度梯度引起的湿分迁移在含水量中等程度的土壤中作用明显.     

冻结条件下土壤水热耦合迁移数值模拟的改进

根据冻结条件下土壤水分运动和热量迁移的基本方程，推导出了冻土水热耦合方程，并构造了采用变化的空间步长和自动调节时间步长的全隐式有限差分计算格式，使模型求解中的迭代计算过程大为简化，计算速度有很大提高。用本模型对张掖壤土的室内冻结过程进行了模拟，土壤水分、温度的计算值和试验值吻合较好。计算结果表明，该方法不仅能模拟冻结过程中土壤水分、温度的变化，且在计算中土壤含水量较低时不需要在冻结区引入冰的阻抗系数的概念，较好地改进了已有的数值模拟，为模拟各种不同条件下的土壤冻结过程创造了条件。     

非饱和多孔介质中耦合传输过程的改进模型

基于湿分迁移温度效应的“表面张力-粘滞流”理论,对Liu等提出的非饱和多孔介质中热、湿、气耦合运移的“六场-相变-蒸汽扩散模型”进行了改进,得到了新的数学模型．除了考虑毛细力、惯性力、粘性力、达西阻力、重力以及气液之间的相互作用力和相变之外,改进模型中还反映了多孔介质水分运移的温度效应．与其他经典模型相比,提出的改进模型的最大特点是它在水势、水力传导系数和水的扩散系数中直接反映温度效应,而不需要增加新的反映温度效应的附加项．因此,该模型应用起来更为方便．     

膜孔灌自由入渗土壤水分运动数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立膜孔灌自由入渗土壤水分运动的数学模型,利用室内试验对模拟结果进行分析验证,模拟值与实测值基本吻合,所建模型合理.用所建模型对不同因素组合下膜孔灌自由入渗土壤湿润体水分分布和入渗特性进行模拟分析,结果表明:土壤质地、容量、膜孔直径、初始含水率和灌溉水深对土壤水分分布模式影响很小.土壤质...     

太阳能土壤源热泵蓄热过程中的数值模拟

建立了太阳能土壤源热泵系统蓄热过程的数学模型,在求解模型时考虑了换热器管壁和土壤的接触热阻,定义了一个综合换热系数;在蓄热量的计算上,把换热器沿深度方向上离散成M份,算出每段的蓄热量相加后得出总换热量。文中采用了有限单元法对地下垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行了数值模拟,分析了换热器周围土壤温度变化的规律。     

垂直一维入渗土壤水分分布与入渗特性数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立垂直一维入渗土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-2D软件进行求解,利用室内试验对模拟结果进行分析验证,模拟值与实测值基本吻合,所建模型合理.用所建模型和方法对一定灌水技术要素组合下土壤水分分布和入渗特性进行数值模拟,结果表明:土壤质地、容重、初始含水率和灌溉水深对土壤水分分布模式影响微弱.土壤质地和容重对土壤含水率变化和累积入渗量影响较大,入渗水头和土壤初始含水率对土壤含水率变化和累积入渗量影响较小.     

土壤含水量与氮化合物迁移转化的相关性分析

在蒸渗仪内进行的灌溉实验结果表明，土壤含水量的变化是影响溶液中有机质和氮化合物迁移转化的主要因素。降雨和灌溉以后，随土壤含水量的上升，微车物活性增强，有机物分解和成氨作用速度加快，COD和NH4^ -N浓度随之增加。NH4^ -N离子浓度的提高加速硝化作用的进行，但土壤含水量的增加也同时加速了N03^—离子的淋溶和反硝化作用，因此，土壤含水量与N0^3— -N浓度之间没有很好的相关性。     

蓄热体与换热时间的数值模拟分析

运用ANSYS中的Fluent模块功能,从流体初始速度、蓄热体结构数值以及换向周期等几个因素对其换热性能的影响进行了数值模拟,可得到蓄热室内部和面壁在蓄热和冷却期间的温度云图.结果表明:蓄热体换热过程中温度随时间变化的规律;运用数值分析的方法对蓄热室内部从初始状态到稳态工作过程进行了模拟,得到并分析了在工作运行中烟气和...     

基于模拟土壤含水量的干旱监测技术

为实现大范围干旱的实时监测,开发了基于模拟土壤含水量的干旱监测技术.采用VIC(variable infiltration capacity)大尺度水文模型模拟了30 km网格尺度的逐日土壤含水量,建立了土壤含水量距平指数(SMAPI),分析了其在2002年山东干旱和2010年西南地区干旱监测中的作用.结果表明,SMAPI具有较明确的物理意义,能够反映大范围干旱在时间和空间上的发生、发展及变化趋势.基于模拟土壤含水量的干旱监测技术,可为全面认识干旱,有效预防和减轻干旱灾害提供技术支持.