土壤层防护效果研究

采用数值模拟软件LS-DYNA,对掩蔽物上方普通钢板结构和有土壤夹层的普通钢板结构两种防护结构的隔爆性能进行了数值模拟对比分析,结果表明:有泥土夹层的钢板结构的隔爆性能要优于无土壤夹层的钢板结构,但隔爆性能未随着土壤夹层厚度的增加而有显著变化,为结构防护提供了一定的参考。

不同质地和夹层位置对层状土入渗规律的影响

为了对比夹层位置和土壤质地变化对层状土入渗特征的影响,选用2种土壤、设置3个夹层位置进行了积水入渗试验.结果表明:在夹层位置为距土表5～10,10～15和20～25 cm这3种情况下,湿润锋到达土层界面的时间和相应的累积入渗量随夹层位置和夹层土壤质地的差异而有所不同.夹层的层位越靠上,湿润锋到达夹层分界线所需要的时间越短,相应的累积入渗量越小.距土表10～15 cm的夹层位置减渗效果最好;夹砂层位置越深,其对入渗率的改变程度越明显,入渗率曲线整体抬高.累积入渗量及湿润锋在水分进入夹层界面前随时间延长而非线性递增,而在水分进入层界面之后趋于线性变化,两者之间具有概化的线性关系,且其线性关系随夹层位置的变化而不同.层状土的土壤含水率分布具有不连续性,同时还受夹层土壤质地的影响.总体上,夹层位置变化对不同质地层状土的入渗有明显影响.

覆膜开孔条件下层状土壤蒸发的水热运移

为揭示覆膜开孔条件下不同质地层状土蒸发特性,选择0～100%范围内的6种覆膜开孔率、夹塿和夹砂2种层状土及3个夹层位置,进行室内土柱蒸发试验,测定了蒸发量随时间变化规律,以及土壤水分和温度分布规律.结果表明:覆膜开孔率和夹层位置的变化都影响层状土壤的温度分布,3个层位下全覆膜与裸土蒸发表层温差分别为3.6,6.6和21.8℃,层位越深,剖面温差越大.覆膜开孔率越大,剖面土温整体越低,蒸发水量损失越大;夹层位置越深,累积蒸发量随时间变化曲线整体越高.幂函数和对数模型描述塿夹砂及砂夹塿的累积蒸发量与时间关系较好.总体上,覆膜开孔率和夹层位置都影响蒸发过程中的水热运移规律.

浅析土壤质地及结构对潜水蒸发的影响

根据土壤水动力学的基本原理，结合试验观测资料，分析了土壤不同质地及结构对潜水蒸发的影响，特别是砂土夹层对潜水的阻碍作用的结论，对实际工作有一定的实用价值。

覆膜开孔条件下斥水性层状土壤蒸发实验

覆膜开孔影响田间非均质土壤的水分运动过程,尤其当斥水程度不同时,其运动过程更趋于复杂。在控制土表不同覆膜开孔率条件下,进行了不同斥水程度的塿夹砂和砂夹塿的土柱蒸发实验,测定和分析了不同条件下土壤水分蒸发量变化过程和含水率剖面。结果表明,全覆膜的累积蒸发量-时间曲线明显较低,相应的蒸发10d后土壤水分剖面也与初始水分剖面接近,对于塿夹砂尤其明显。覆膜开孔率增加时,同条件下两种层状土的累积蒸发量与全覆膜相比均有明显增加,表明一旦覆膜开孔,覆膜保墒效应便明显降低。斥水程度增加时,累积蒸发量有所减小,说明斥水性的存在降低了水分运移速率。当土壤为严重斥水时,斥水性对水分运动过程的影响比覆膜开孔率的影响更明显。对于不同斥水程度的塿夹砂,采用对数函数表达累积蒸发量和时间的定量关系较好,而对于不同斥水程度下的砂夹塿分别采用幂函数和对数函数表达。

表土替代材料不同夹层位置对风沙土水分入渗和蒸发的影响

为探究表土替代材料不同夹层位置对风沙土水分入渗和蒸发过程的影响,以风沙土和由风沙土、红黏土、煤矸石、玉米秸秆和腐植酸5种材料重构的表土替代材料为研究对象,通过室内土柱试验,设置3种不同夹层位置(T1、T2、T3,分别距离土表5、10、15 cm),以传统均质土壤剖面为对照(CK),研究了不同夹层位置对入渗率、湿润锋运移、累积入渗量、累积蒸发量及土壤水分分布的影响。结果表明:CK、T1、T2、T3处理的平均入渗率分别为3.714、0.238、0.182、0.271 mm·min^(-1),入渗率随着夹层深度的增加呈先减小后增加的趋势;当湿润锋在土柱中完成运移时,CK、T1、T2、T3处理的入渗时间分别为56、860、1190、810 min,即随着夹层深度的增加,入渗时间呈先延长后缩短的趋势。与CK相比,T1、T2、T3处理的累积蒸发量分别减少13.57%、9.83%、9.52%,即累积蒸发量随夹层深度的增加而逐渐增加,水分蒸发损失主要来自夹层上部和下部风沙土,夹层部分含水率变化幅度较小。Kostiakov入渗模型和Rose蒸发模型拟合的R2均在0.91以上,说明两种模型适合描述含表土替代材料夹层土壤水分入渗及蒸发过程。研究表明,在风沙土中10 cm深度处夹15 cm厚度的表土替代材料层,是西部露天矿区排土场土壤剖面重构的理想选择。