时域反射仪对水分非均匀分布土壤含水率的测定

为了评估时域反射仪测定水分非均匀分布土壤的含水率的性能,该研究在室内试验中将土柱纵向分为上下2层,设置土壤水分差为0.05、0.10和0.15cm3/cm33种情况,进行不同含水率梯度下水分非均匀分布对该仪器测定土壤含水率的影响试验,并在田间试验中进行了实地测试。结果表明,在室内新型时域反射仪随着上下2层土壤含水率梯度差的增加,测定土壤含水率的均方根误差略有增大,在水分分布相对均匀的土壤中测定土壤含水率的均方根误差小于0.028cm3/cm3。在田间竖直埋设探头,上湿下干和上干下湿的土壤含水率差异范围分别在0.011～0.026和0.026～0.064cm3/cm3时,仪器测定含水率的均方根误差分别是0.037和0.027cm3/cm3。时域反射仪测定水分不均匀分布情况下的土壤含水率是可行的。

土壤中硝酸盐在非均匀电动力学作用下的迁移与转化

以传统的均匀电动力学方法为对照 ,研究了用非均匀电动力学方法控制土壤中硝酸盐迁移的可行性 .结果表明 :在外加电压梯度为 1 0V/cm时 ,受试土壤中NO-3 在非均电动力学作用下的电迁移速率为 13 5～ 2 0 0cm/d ,并且迁移速率大小与NO-3 浓度和场强分布有关 ;与均匀电动力学相比 ,非均电动力学方法更有利于土壤中NO-3 向阳极区迁移 ,而且该方法对土壤性质影响更小 ,电能消耗更低 ;切换非均电动力学极性能促使土壤中NO-3 转化为NO-2 ,并进一步降低系统的能耗 ,但不利于土壤中NO-3 相对富集 .

基于多重分形理论的土壤水非均匀流动分析

通过显色示踪方法研究了粘土土质、不同边界条件下的非均匀流动模式。20,40,60和80 mm的4组入渗水量条件下流动模式由面积较小的优先流逐步过渡到局部和全局性基质流,采用最大入渗深度分布和实际入渗深度分布对非均匀流动进行了特征,4组试验非均匀流动均具有多重分形性质,多重分形谱与流动非均匀性具有显著的关系,非均匀流动多重分形谱的基本性状由土壤介质性质决定,而流动的非线性主要影响多重分形谱曲线形状。

土壤中2,4-二氯酚在非均匀电动力学作用下的迁移

研究了土壤中的2,4 二氯酚(2,4 DCP)在非均匀电动力学作用下的迁移特征和影响因素,揭示利用非均匀电动力学技术修复2,4 DCP污染土壤的特性.结果表明,非均匀电动力学过程能有效地促进土壤中2,4 DCP的解吸和迁移,其作用效果与土壤性质、电极反应和运行方式等密切相关.土壤pH较高时,2,4 DCP主要通过电迁移向阳极运动,向阴极的电渗析作用影响较小.电极反应影响土壤pH和2,4 DCP的离解,使2,4 DCP的迁移随时间而变化,其变化程度与土壤酸碱缓冲能力和Zeta电位密切相关.采用适当的运行方式可以控制土壤中2,4 DCP的运移.

土壤无机离子在非均匀电场作用下的迁移

研究了非均匀电场对不饱和沙壤土中的NO3-和SO42-的迁移特征,揭示利用非均匀电场向土壤中注入营养物和电子受体的特性.结果表明,非均匀电场能有效地增强土壤中NO3-和SO42-的移动性,在1.0V/cm电压梯度下不饱和沙壤土中NO3-和SO42-的电迁移速率分别高达22.0,16.5cm/d;在非均匀电场中无机离子主要通过场强较大的区域迁移;切换电场极性可以方便地控制土壤中NO3-和SO42-的运移,同时能促使NO3-转化为NO2-.利用非均匀电场的迁移和富集效应,可以有效地向土壤中注入无机离子或者将污染离子从土壤中分离出来.

土壤剖面硝态氮非均匀分布条件下小麦根系生长和氮素吸收特征

为探讨土壤硝态氮非均匀分布条件下小麦根系生长及氮素吸收特征,选用石麦15、衡观35、H10和L14等4个小麦品种为材料,进行土壤分层培养试验,模拟土壤剖面中上下层硝态氮空间分布差异,测定和分析了小麦根系长度、直径、分布等形态学特征及植株氮素含量和累积量。结果表明,当土壤中硝态氮施用量上层较低、下层较高时,小麦植株根系总长和表面积在上下土层中分布比值降低,根系趋向下层土壤生长。上下层土壤中硝态氮施用量均较高时,上下层土壤中的根系总长和表面积比值较大,根系趋向上层土壤生长。土壤剖面不同层次中硝态氮供应非均匀条件下,小麦根系发育呈现明显的可塑性反应。小麦根系总长和表面积以及直径≤0.15mm的细根长(占整个根系的比重很大)与植株地上部氮含量和氮素积累量极显著正相关,与土壤中硝态氮含量极显著负相关。

非均匀电动力学修复技术对土壤性质的影响

非均匀电动力学技术是正在发展中的环境修复技术 ,其特点之一是不破坏原有的环境系统。通过小型实验研究了非均匀电动力学及其运行方式对土壤性质的影响 ,分析了非均匀电动力学的作用机理和影响因素 ,同时研究了非均匀电动力学系统的能耗和运行特征。实验结果表明 ,采用合适的运行方式和运行参数 ,可以最大限度地保护土壤原有的特征 ,降低能量消耗 ,具有潜在的应用前景。

非均匀土壤矩形接地网优化设计

当接地网周围土壤环境一定,使用最优的均压带布置方案可以有效均匀接地网地表表面的电位,进而降低接触电压和跨步电压,并且尽可能的节约材料,降低建设成本。为了得到适用于非均匀土壤环境下,矩形的接地网最优布置方案,基于CDEGS建模,首先移动各个均压带,得到优化后均压带的位置,通过函数拟合得出优化函数。进一步研究了优化函数在不同的土壤反射系数、上层土壤厚度和接地网面积等因素对优化系数的影响,最后,将拟合函数应用到非均匀土壤下矩形接地网的优化中。通过和其他方法的计算对比得出,利用文中计算方法优化的接地网,最大接触电压降低12%左右。采用文中提出的方法,既适用于均匀和非均匀土壤,又可以优化矩形和方形接地网,且优化效果满足电力行业的基本标准。

非均匀土壤中溶质运移的两区模型及其解析解

给出了非均匀土壤中考虑水动力弥散尺度效应的一维溶质运移两区模型。然后在初始浓度为零,半无限一维空间内常数通量边界条件下,推导出了可动区和不动区溶质浓度分布的解析表达式。并用Mathematica软件包作了数值计算。计算结果表明,该模型的模拟结果符合溶质运移的一般规律,因而该模型在土壤溶质运移的研究和应用中有一定的价值。

非均匀土壤中阴极保护电位数值模拟计算

利用土壤电阻率表征土壤的非均匀性,建立非均匀土壤中的阴极保护电位计算模型,边界条件考虑了活化极化和浓差极化的双重作用,通过室内阴极保护模拟装置验证了数值模拟计算结果,证明用该模型计算非均匀介质的阴极保护电位是可行的。

陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率,又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析,指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤水分流动的合理性。基于描述土壤内部水热传输的统一土壤模型,并利用推广的表征土壤水分特征的Clapp-Hornberger关系式,研究了非冻结和冻结的土壤湿度对于垂直非均匀土壤的敏感性。结果表明,由土壤质地决定的土壤水势和导水率对土壤湿度的模拟有重要的影响。具体地,在决定土壤性质的Clapp-Hornberger关系式中,与土壤质地有关的饱和水势、饱和导水率以及土壤孔隙大小分布指数B,对土壤湿度的模拟起到了关键作用。参数B的重要性尤为突出,它的增加会引起导水率的大大下降,从而对水分在土壤中的垂直分布产生重要影响。饱和水势的绝对值和参数B的增加会使得土壤水势绝对值增加明显,使土壤的结冰(融化)过程延迟,土壤温度因为没有结冰(融化)释放(吸收)的潜热加热(冷却)而持续下降(上升),因此在冻融时期土壤温度会比观测值振幅偏大。上述结果揭示了考虑土壤垂直非均匀性并采用有效的土壤特性参数对于陆面过程模型的重要性。

非均匀土壤中溶质运移的数值模拟

给出了非均匀土壤中考虑水动力弥散尺度效应的一维溶质运移两区模型.在初始浓度为零,半无限一维空间内常数浓度边界条件和常数通量边界条件下,采用特征有限元法对模型进行离散,得到了适合非均匀土壤中考虑水动力弥散尺度效应的一维溶质运移数值模型并作了数值计算.计算所产生的误差较小,符合实际工作的要求.

土壤水非均匀流动的碘-淀粉染色示踪研究

在壤土和粉质黏土条件下采用碘-淀粉染色示踪方法分别开展了6个和4个不同土壤初始含水率和入渗水量的示踪试验,通过分析入渗深度和染色面积分布模式来研究入渗条件(土壤初始含水率、入渗水量和土壤质地)对土壤水非均匀流动特征的影响。研究表明:①土壤初始含水率升高时,土壤水入渗深度增大,但土壤初始含水率对染色面积分布模式无明显影响;②土壤水入渗深度随入渗水量的增大而增大,但入渗水量的增大对土壤水入渗深度增大的影响有限;③当入渗水量较小时,土壤水流运动以优先流为主;随着入渗水量的增大,土壤水流运动逐渐转变成以基质流为主的流动形态;④土壤水在细质地土壤(粉质黏土)中运动具有更高的非均匀程度,非均匀流通道总宽度较窄。

非均匀电阻率土壤防雷接地工程技术探讨

通过对河池市气象局新建自动观测站防雷接地工程的设计和施工实践,探索出在非均匀电阻率土壤获得低电阻的一些经验,对类似环境下的防雷接地工程设计施工有一定参考价值。

采用小波包熵度量入渗水量和试验尺度对土壤水运移非均匀特性的影响

土壤优先流是降雨和灌溉水在土壤中常见的运动形式,但如何准确描述土壤优先流的非均匀特征一直都是土壤水文学界的研究难点和热点。采用小波包熵(Shannon信息熵和log能量熵)对不同入渗水量和不同试验尺度条件下观测到的优先流运动进行了度量和分析,并将研究结果与采用基质熵和分形特征参数等度量的分析结果进行了比较。研究结果表明:(1)小波包熵可成功度量优先流的非均匀特征;(2)土壤优先流的非均匀特征随入渗水量的增大先增大后减少;(3)在研究尺度范围内,随着试验尺度的增大,土壤优先流运动的非均匀程度增加。

土壤水分垂直非均匀分布下CO_2的日排放特征

以黏土为研究对象,利用地表灌水（SI）和不同深度的地下灌水（SDI12、SDI15和SDI18）实现了不同的水分垂直非均匀分布,研究了不同水分分布下的旱地土壤CO2日排放特征。结果表明：不同的处理的CO2排放呈现相同的日变化规律,但不同处理间排放量存在差异;两次灌水后CO2日平均排放通量之间的大小关系均表现为SI〉SDI12〉SDI15〉SDI18,且SI处理在初次灌水后的排放通量显著大于SDI15和SDI18处理,而第二次灌水后各处理之间均有明显的差异性。各处理在两次灌水后同一观测日内,其0-12 cm土层的土壤水分WFPS之间的大小关系分别为：SI〉SDI12〉SDI15〉SDI18和SI〈SDI12〈SDI15〈SDI18。对同一处理来说,其土壤0-12 cm土层的平均含水率在不同观测日均呈现出逐渐递减趋势,相应的初次灌水后CO2日平均排放通量呈现出逐渐递增的趋势,而第二次灌水后SI和SDI12处理呈现出逐渐递增的趋势,SDI15和SDI18则呈现出先递减后递增的趋势。此外,比较第一次和第二次灌水后的CO2排放,发现季节温度变化是影响CO2日排放重要因素,CO2的排放随着温度的升高而增加,而温度过高时,CO2的排放随温度升高出现降低的趋势。

非均匀土壤区域SVAT模型中土壤水动力学参数的整合研究

荷兰Cabauw地区一个 10km× 10km区域内的四种主要土壤的水动力学参数用一种实验室直接测定法 (Wind氏蒸发法 )和两种间接方法 (“分段土壤推导函数”、“连续土壤推导函数”)确定 ,而该区域水动力学特性参数的整合则采用两组方案 (聚合土壤参数法和有效土壤参数法 )进行。一个SVAT模型的模拟输出结果———感热通量、潜热通量与实测数据的比较分析表明 :(1)对于用“分段土壤推导函数”确定的土壤水动力学参数的区域整合 ,以“逆模拟法”(有效土壤参数法 )较为可行 ,其模拟感热、潜热的精确性接近参比方案 (“模拟 平均法”) ;(2 )对于实验室直接测定的参数 ,则以几何平均vanGenuchten Mualem经验公式参数的方案 (聚合土壤参数法 )为佳 ;(3)对于“连续土壤推导函数”推导的水动力学参数 ,几何平均土壤组分方案 (聚合土壤参数法 )和“逆模拟法”方案 (有效土壤参数法 )二者均可得到优于参比方案 (“模拟 平均法”)的模拟结果 ,其中以前者最佳 ;(4 )所有区域化参数整合方案中 ,以水平几何平均区域内实验室直接测定的参数的方案最优 ;同时 ,“连续土壤推导函数”

基于宽窄行种植模式下稻秸非均匀性覆盖对土壤特性及小麦产量的影响

为探究宽窄行种植模式下稻秸非均匀性覆盖还田对土壤理化特性和小麦产量的影响,在大田条件下,本研究通过前期不同行间距配置试验筛选出30 cm+15 cm的优势宽窄行组合,并在此基础上设置5个不同梯度的宽窄行稻秸分布比例处理(T_(1):0、T_(2):25%、T_(3):50%、T_(4):75%、T_(5):100%),分析窄行(苗带)土壤理化性质和小麦产量变化情况。结果表明,0~10 cm为土壤温度和含水率变化敏感层。随着窄行稻秸覆盖量的升高,小麦生育前期土壤增温幅度增大,中后期降温效果更明显,土壤保墒性能增强,拔节期各处理间土壤含水率差异增大(增加1.2%~3.4%)。窄行稻秸覆盖量增加可在一定程度上降低土壤容重,提高土壤孔隙度,这种增减效应与覆盖量呈一定正比关系,但与生育时期无关;开花期和成熟期,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量均随窄行稻秸覆盖量增加呈先升后降趋势,总体上表现出适量稻秸覆盖(T_(3):窄行秸秆覆盖量为均匀覆盖时窄行秸秆量的1/2)更有利于增加土壤养分含量。小麦产量及其构成因素均随窄行稻秸覆盖比例的不断增加呈降低趋势,其中有效穗数和产量(降幅为4.0%~31.7%)均显著降低(P<0.05)。可见,在稻秸全(大)量非均匀还田和晚播情形下,只有合理配比宽窄行秸秆覆盖量,并适当增加小麦播种量,保证足够基本苗,才能达到稳产肥地的协同效应。

非均匀土壤剖面的Green-Ampt模型

给出了相应条件下的Green-Ampt模型,入渗量、入渗速率、湿润层深度以及入渗时间的具体表达式,并对1次实测灌水入渗过程进行了模拟。结果表明,Green-Ampt模型计算的入渗时土壤水分剖面与水流连续方程的计算结果存在较大差别,但这种差别经过再分布后逐渐消失。在作较长时段的土壤水分动态模拟时利用Green-Ampt模型模拟入渗过程是适用的,特别是在已知入渗总量而未知入渗强度过程的情况下具有优越性。

水分非均匀分布条件下土壤CO_2的排放特征

为了研究水分非均匀分布条件下旱地土壤CO2的排放特征,采用静态箱-气相色谱法测定了SI、SDI12、SDI15及SDI18共4个处理的CO2排放通量。结果表明：总体上CO2排放通量平均值表现为SI〉SDI12〉SDI15〉SDI18,但仅SI处理与SDI18之间的差异具有显著性;2次灌水后SDI处理土壤CO2排放较高的WFPS范围分别是25.9%~33.8%和31.5%~33.0%,低于SI处理出现高峰排放的WFPS分别为47%和34.1%;由于温度的影响第2次灌水后CO2排放通量总体上高于第1次灌水后,但第1次灌水后CO2排放通量与温度具有较强的相关性,而第2次灌水后两者之间相关关系不显著,可能存在过高温度下的土壤呼吸抑制。此外降雨发生时空气湿度的增加对微生物的呼吸有刺激作用,各处理降雨后出现了短期的CO2排放通量的小高峰。