基于土壤和气象条件的点源泄漏CO_(2)土壤扩散时空变化研究

为了探究CO_(2)捕集与封存(Carbon dioxide Capture and Storage,CCS)项目近地表工程中CO_(2)泄漏对土壤环境的影响,通过大田模拟点源泄漏试验,监测土壤CO_(2)体积分数,并整理同步气象数据,调查土壤物理性质,以统计分析土壤CO_(2)体积分数与土壤性质及气象条件的时空关系分析。结果表明:土壤孔隙和容重表现为明显的水平和垂直分异特点,土壤温度和含水量表现为明显的时间变化特征。受降水事件影响,土壤CO_(2)体积分数随着时间延长明显波动,且与土壤温度呈正相关关系,与土壤含水量呈负相关关系(p<0.05);受土壤物理性质空间非均质特征影响,土壤CO_(2)体积分数随着离源距离的增加而明显衰减且表现为各向异性,与土壤通气孔隙度呈正相关关系(p<0.01),且其横向扩散距离为泄漏源埋深的2.85倍。建立了土壤CO_(2)体积分数与土壤温度及离源距离间的时间变化函数以及土壤CO_(2)体积分数与土壤通气孔隙度及离源距离间的空间变化函数。并得出,浅地表点源CO_(2)泄漏受土壤非均质性和降水事件影响明显,但其横向扩散范围有限。

结合风场的土壤重金属污染扩散过程模拟

为直观展示目标区域重金属污染元素汞(Hg)的污染范围、污染程度、污染扩散的过程,解决污染物在扩散过程中因受到风力的影响而产生与传统污染扩散模型结果有所出入的问题,针对目标区域的实际情况提出一种改进的污染扩散模型。在考虑到土壤重金属一般扩散规律的同时兼顾风向和风速等因素对污染扩散过程的影响,以求模拟得到目标区域土壤重金属污染更加符合实际情况的扩散过程。在完成对污染扩散模型算法的改进之后,结合Cesium开源框架实现在三维地球上对目标区域土壤重金属污染物Hg的扩散过程的可视化,在Web前端动态地展示研究区域Hg元素在传统扩散模型基础上结合风场因素的扩散过程。

毛细作用下土壤水分扩散特性研究及试验

土壤水传导是一门十分重要的研究课题，土壤中水分在毛细作用下的扩散问题是研究土壤水传导的重要组成部分，而扩散系数离散方案在差分方程中的正确使用是研究水分在土壤中扩散特性的关键。本文推导出适用于计算土壤水分扩散特性的一套新的扩散系数差分方案，并通过控制渗透试验检验取得很好的效果。

阿拉尔绿洲灌区棉田土壤水分扩散率的测定

土壤水分扩散率是研究土壤水盐运动的重要参数之一。在室内用非稳定流水平土柱法对塔里木河流域阿拉尔绿洲灌区棉田土壤水分扩散率进行了测定。建立了Boltzmann变换参数、土壤水分扩散率与土壤含水率之间的定量关系。结果表明:土壤水分扩散率与土壤含水率呈单调递增关系。当土壤含水率趋近饱和含水率时,土壤水分扩散率趋近于无穷大。因此,用指数函数或幂函数不能很好地刻画土壤水分扩散系数与土壤的体积含水量之间的定量关系。本文建立的土壤水分扩散率与土壤含水率之间的函数关系较好地反映了土壤水分扩散系数与土壤的体积含水量之间的客观规律。

土壤热扩散率及其温度、热通量计算方法的比较研究

本文利用绿洲系统能量与水分循环过程观测试验的2005年6月11日至15日在甘肃金塔绿洲中部观测的土壤温度、湿度和通量资料,在分析了观测期间土壤温度、湿度和通量特征的基础上,采用振幅法、相位法、谐波法和热传导对流法计算了5～20cm土壤层的土壤热扩散率.在此基础上,以深度为5cm的土壤层为上边界条件,计算了10cm、20cm深度的土壤温度和10cm深度的热通量.结果表明:谐波法能很好地计算土壤温度,10cm和20cm深度的计算值相对观测值的标准差分别为:0.21℃和0.18℃;热传导对流法计算的土壤温度好于振幅法和相位法,但由于忽略了土壤水分通量密度的日变化,该方法用于土壤含水量有明显日变化的浅层土壤时,会出现计算误差.谐波法的计算土壤热通量与实测值最为接近,计算值与实测值的相关系数达到0.868.

溶质类型与矿化度对土壤水分扩散率的影响

以甘肃省秦安县果园石灰性土壤为研究对象,采用水平土柱入渗法,探讨了不同矿化度下(1g/L、3g/L、5g/L、10g/L)的三种钠盐(NaCl、Na2SO4和Na2CO3)对石灰性土壤水分扩散率的影响。结果表明:在水盐复合迁移体系中盐分与水分迁移具有不同步性,影响不同步性的因子与盐分类型有很大关系。NaCl对水分移动速度有促进,但对于水分扩散率有抑制,而Na2SO4和Na2CO3对水分移动速度和水分扩散率均有抑制。盐溶液对土壤基膜特性的影响程度要高于对传输液体特性的影响程度。NaCl和Na2SO4的盐溶液对土壤基膜特性和传输液体特性的影响要比Na2CO3溶液明显。

土壤热传导方程解析解和那曲地区土壤热扩散率研究

文中用Laplace变换推导了土壤热传导方程的解析解和包含热对流项的土壤热传导方程的解析解。用青藏高原 8个土壤湿度、温度廓线观测站 1998年 9月 4日到 10日实测资料基础上 ,根据谐波方法和Laplace变换方法得到了土壤热传导方程的解析解 ,计算了这些站的总体土壤热扩散率 ;用包含热对流项的土壤热传导方程的解析解计算了土壤热扩散率。结果表明 :对于一个深度从 0 .0 4～ 0 .2 0m的浅薄土壤层 ,总体土壤热扩散率的值为 0 .30×10 -6～ 0 .98× 10 -6m2 /s,土壤热扩散率的值为 0 .15× 10 -6～ 0 .72× 10 -6m2 /s。由谐波方法得到的总体土壤热扩散率比由Laplace变换的值稍大 ;

水质对土壤水分扩散率的影响

本文实验研究了水质对土壤水分扩散率的影响。实验结果表明,土壤水分扩散率随钠吸附比(SAR)的增大而减小,随着电导率(EC)的增大而增大;SAR对土壤水分扩散率的影响随着EC的增大而减小,EC≥5时,SAR对土壤水分扩散率的影响很小;EC对土壤水分扩散率的影响随着SAR的增大而增大;SAR≤5时,EC对土壤水分扩散率的影响很小。含水量大于0.3时,含水量的减小使得水质对土壤水分扩散率的影响变弱。指数模型可以很好的拟合土壤水分扩散率与含水量的关系;文中数据拟合的相关系数(R2)均大于0.93,并且R2有随着水质的变差而变小的趋势;拟合方程的截距反应了土壤水分扩散率对水质变化的敏感性,截距随SAR的增大而减小,随EC的增大而增大。

青藏高原深层土壤热扩散率的时空分布特征

青藏高原是地气相互作用相对活跃的地区,深入了解青藏高原土壤热扩散率的变化,才能正确计算地表能量平衡进而准确认识青藏高原对全球和区域气候变化的影响。根据青藏高原1980—2001年39个观测站点实测的0.8 m和3.2 m土壤温度资料,利用热传导对流法结合最小二乘法拟合求得各站点的土壤热扩散率,并分析了土壤热扩散率的时空变化规律。结果表明,1980—2001年期间青藏高原土壤热扩散率在20世纪90年代以前波动较大,20世纪90年代以后波动较小。青藏高原东部地区的深层土壤热扩散率从春季至夏季增大,夏季至秋季减小,秋季至冬季减小;夏季最大值出现在青、川、甘三省的交界处,土壤热扩散率的值为8×10-6 m^2s^(-1),冬季最大值为5.1×10-7 m^2s^(-1);而除东部以外的青藏高原其他地区的土壤热扩散率,春季至夏季减小,夏季至秋季增加,秋季至冬季减小,该区域土壤热扩散率的变化范围为1.2×10-7 m^2s^(-1)~9.2×10-7 m^2s^(-1)。土壤热扩散率的多年平均最大值出现在青海省和甘肃省西南部以及四川西部的青藏高原东部地区,土壤热扩散率的极值为6.4×10-6 m^2s^(-1)。最小值出现在祁连山地区,土壤热扩散率为1.2×10-7 m^2s^(-1),中部地区为相对高值区。

土壤盐分对土壤水分扩散率的影响

土壤水分扩散率是土壤水盐运动的重要参数之一。利用水平土柱吸渗法对不同含盐量土壤的水分扩散率与含水量之间的关系进行了测定,并建立了土壤水分扩散率、土壤含水量与Boltzmann参数间的定量关系。结果表明,不同含盐量土壤之间的水分扩散率存在明显差异,表现在相同土壤含水量情况下,土壤水分扩散率随土壤含盐量的增大而增大;土壤水分扩散率随土壤含水量增大而单调增大,且当含水量接近饱和时,土壤水分扩散率接近无穷,通过建立含水量与土壤水分扩散率的经验函数关系能较好地反映了土壤含水率与土壤水分扩散率间的关系。

沙质农田表层土壤水分扩散率测定及氯化钴试纸的应用研究

非饱和土壤水分扩散率是研究土壤水分运动规律必不可少的基本参数之一。本文应用水平土柱入渗法测定了科尔沁沙地沙质农田表层土壤的非饱和水分扩散率,并对氯化钴试纸在测定水分扩散率中的应用作了初步尝试和研究。主要结论如下:沙质农田表层土壤湿润锋迁移速率随着入渗距离的增大而减小,呈幂函数关系;波尔兹曼参数与土壤含水量呈直线关系;土壤水分扩散率与土壤含水量之间的关系,符合经验公式并呈指数函数变化。在应用水平土柱法测定非饱和土壤水分扩散率的过程中,氯化钴试纸法可以用于测定湿润锋的位置,特别是在高土壤含水量时,相比目视法而言更能显示其优势,在一定程度上可以提高测定结果的可靠性。

甘肃南小河流域土壤水分扩散率单一参数模型的建立及应用

非饱和土壤的水力性质是进行土壤中水分与污染物运移模拟的物理参数,其中土壤水分扩散率是定量模拟土壤水分流动和溶质运移的最重要的参数之一。通过对甘肃省南小河沟流域不同地貌、不同土地利用方式的土壤分层取样,采用水平土柱吸渗法测定各地类的非饱和土壤水分扩散率;运用土壤水分扩散率的单对数模型和双对数模型对试验结果进行分析。结果表明:单对数模型参数具有明显的线性相关,可以建立表征描述南小河沟各地类的土壤水分扩散率的单一参数的单对数模型;进一步从全流域及划分地类后得到的模型参数B与A的关系分析表明它们具有较好的线性关系,可对模型进一步简化为单一参数模型。分析单一参数模型B的统计特征表明:参数B随着地貌类型的变化具有一定的变化特征,可作为土壤水分扩散率空间变异的变异系数。因此,可以用参数B作为反映地貌类型的指标,应用于区域土壤水分扩散率的估计中。

应用三次样条函数计算土壤水分扩散率

采用三次样条函数计算土壤含水量分布,用土壤含水量分布计算土壤水分扩散率,并将其与Bruce 和Klute方法的结果进行比较,结果表明:除了土壤含水量在接近饱和时计算结果偏差较大外,采用三次样条函数得出的土壤水分扩散率与经典的Bruce和Klute方法结果接近。因此,三次样条函数法是计算土壤水分扩散率的一种简便可行的方法。

大安灌区盐碱土土壤水分扩散特征研究

土壤水分扩散率是研究盐碱地土壤水盐运移的重要参数之一。运用水平土柱入渗法对大安灌区典型盐碱土剖面进行了土壤水分扩散试验,结果表明:剖面各层土样湿润锋迁移速率不同,但具有相同的变化规律;湿润锋迁移速率与时间成显著地负相关关系,经拟合分析二者呈幂函数变化;体积含水率相同时,不同厚度土样的土壤水分扩散率不同,但并没有按照由上向下逐渐递减的规律变化,其中,40～60cm土层土壤水分扩散率最快,其次为0～20cm土层、20～40cm土层、80～100cm土层,最慢的为60～80cm土层;土壤水分扩散率随体积含水率的增加呈指数函数增长变化,经相关分析达到显著水平,且拟合优度均在0.82以上;土壤容重和土壤含盐量均对土壤水分扩散率有影响。

渭北旱塬农林复合生态系统土壤水扩散率研究

扩散率是研究土壤水分运动必须的参数之一，其测定方法很多，该文采用非稳定流水平土柱法，对试验区扰动土壤的水分扩散率进行了测定，并将试验结果拟合为经验公式，应用于非饱和土壤水运动状态下预报水平入渗的土壤水分分布。

承德围场地区土壤水分扩散率的研究

通过试验研究了承德围场地区的土壤水分扩散率，结果表明：土壤剖面的水分扩散率在1．0×10^-2～1.6×10cm^2／min变化，尤以第2层即耕作层土壤水分扩散率最大。第3层最小。扩散率与含水量符合经验公式D（θ）=αe^bθ呈指数函数变化，经统计分析均达到显著水平；土壤容重、孔隙大小、孔隙类型及土壤颗粒组成中粘粒含量对土壤水分扩散率都有一定的影响。

滨海盐渍土非饱和土壤水扩散率的研究

本试验采用水平土柱法对三种滨海盐渍土的非饱和土壤水扩散率进行的研究结果表明:三种土壤的非饱和土壤水扩散率变化于0.14～117.32cm^2·min^(-1)之间,比非饱和土壤的离子扩散率大几个数量级;非饱和土壤水扩散率随土壤含水量的增加而升高,符合 D(θ)=ae^(bθ)经验公式;含水量与 Boltzmann 变换参数λ之间的关系为(λ)随含水量的下降而降低;在质地相同的情况下,土壤容重和土壤孔隙度均对非饱和土壤水扩散率有很大的影响,但土壤盐分浓度在含水量达0.2cm^3·cm^(-3)以上时对非饱和土壤水扩散率影响不大。

土壤离子扩散系数辨析

引入土壤离子扩散阻滞因子的概念 ,阐述了 3种土壤离子扩散系数表达方式 ,即土壤离子孔隙扩散系数、土壤离子表观扩散系数、土壤离子有效扩散系数及其与离子自扩散系数之间的相互关系 ;明确了利用 Fick第一扩散定律和 Fick第二扩散定律推求的土壤离子扩散系数的类型和运算过程中有关参数的量纲。

室内非饱和土壤水分扩散度的测定及规律研究

以土壤水动力学为理论基础,以中壤土为例,进行室内非饱和土壤水分扩散度的测定,通过实测数据进行拟合发现土壤水分扩散度与土壤含水量之间符合指数变化关系,当土壤含水量高于0.253cm-3cm时,随土壤含水量的升高而急剧增加;当土壤含水量低于0.253cm-3cm时,主要以水汽运动形式为主,其随土壤含水量的升高而增加缓慢。

城市土壤热扩散率实验研究

为了获得城市边界层能量特征,于2004年7～8月分别在合肥、南京两地采集土壤温度数据,并分析获得两地的土壤热扩散率v_g。由于数据采集存在差异,采用不同的处理方式分析数据:采用振幅变化法分析合肥地区水银地温温度计及计算机系统采集的数据,得到其深度15cm以上土壤层的土壤热扩散率v_g值为1.665×10^(-7)～4.687×10^(-7)m^2/s,v_g值随深度加深而增加;利用热传导方程设计的差分格式分析合肥(铂电阻地温温度计-计算机采集系统采集数据)、南京浦口两地数据,结果表明合肥土壤深度10cm处的v_g值为2×10^(-7)m^2/s,南京土壤深度5～20 cm之间的v_g值为2.1×10^(-7)～6.5×10^(-7)m^2/s,其v_g值随深度变化而变化,趋势与合肥一致。最后比较了合肥、南京两地土壤热扩散率v_g值的差异,对同一土壤深度,南京地区的土壤热扩散率v_g值略大于合肥地区。