土壤水分运动空间变异性尺度效应的染色示踪入渗试验研究

探讨了土壤水非均匀流动特性和描述方法,通过染色示踪剂调查了三种试验尺度条件下非均匀流动模式,并采用随机层叠模型对不同实验尺度条件下非均匀流动模式进行了模拟。随机层叠模型中具有对数正态分布性质的随机层叠发生器被用来描述水流入渗过程,不同的方法被用于模型参数求解。试验观测和模拟计算结果均表明,尺度特性是非均匀流动的重要影响因素之一,准确的描述不同研究尺度下的非均匀流动特征,须同时考虑流动在水平和垂直方向的变异性。随着研究尺度的增加,流动的非均匀性变异程度更加明显。

黄土高原北部水蚀风蚀交错带坡面降雨分析

为探明黄土高原北部水蚀风蚀交错带的降雨特点,进而为该地区开展土壤侵蚀、开发利用降雨及地表径流的研究提供科学依据,该文对黄土高原六道沟流域5a(2006-2010年)雨季的坡面降雨进行了分析。采用BoxCarPro4.3软件对降雨数据在时间轴上进行分割,分割时间间隔分别为3、5、10min和1h,分析了六道沟流域雨季的坡面雨强、降雨历时及降雨量的分布。结果表明,3、5、10min和1h时间间隔的最大雨强分别为2.2、2.08、1.68和0.7mm/min,各时间间隔5a内雨季所有降雨历时的平均雨强分别为0.12、0.09、0.06和0.03mm/min。随着单位时间间隔的增加平均降雨强度降低,各时间间隔的小雨强发生概率远高于大雨强发生概率。3min时间间隔雨强大于1mm/min、5min时间间隔雨强大于1mm/min、10min时间间隔雨强大于0.8mm/min以及1h时间间隔雨强大于0.4mm/min发生的概率分别为0.4%、0.2%、0.2%和0.1%。降雨历时小于30min的降雨事件占总降雨事件的近50%;降雨历时在2h以上的降雨事件约占总降雨事件的23%,其中降雨历时大于12h的降雨事件只占总降雨事件的2.6%。降雨量小于等于1mm的降雨事件占年均雨季降雨事件的近50%,但其总降雨量不足年均降雨量的7%;降雨量大于20mm的降雨事件年均5次,其降雨量占年均雨量超过20%。研究结果在一定程度上揭示了黄土高原北部水蚀风蚀交错带的坡面降雨特征。

多孔介质中非均匀流动模式示踪试验与弥散限制聚合分形模拟的应用

通过田间试验研究探讨了土壤水非均匀流动特性及其描述方法。采用染色示踪剂观察了土壤水非均匀流动模式,并采用功率谱分析方法探讨了流动的尺度特性。应用弥散聚合限制模型(DLA)模拟非均匀流动模式。研究结果表明常耕地和废弃地条件下的非均匀流动的流动模式、染色比例、含水率变化量以及溶液浓度随深度的变化规律明显不同。功率谱分析表明,非均匀流动具有尺度相似性。弥散聚合限制模型中,粒子通过随机移动生成分形结构体,通过改变移动概率和进行结构分层使模型产生的流动形状与实际流动模式一致,说明DLA模型能较好的模拟非均匀流动,同时表明土壤非均匀流动具有分形特征。

分步型流域“降雨-流出”过程数值模拟方法的研究

流域地表流出的计算是水文学的一个重要研究课题。本研究以黄土高原北部的六道沟流域为流域模型,在确定试验流域地形和土壤物理性质的基础上,利用运动波理论和拟河道网开发分布型流域的"降雨-径流"过程的数值计算方法,对观测流量数值模拟结果的分析表明,该计算方法适用于北部黄土高原的实际,研究结论为该区域的地表水资源的推求提供了一种有效的数值计算方法。