层状土壤指流实验研究

为了解层状土条件下指流平均推进速度与上层土壤性状的关系,分别以西北地区三种典型土壤(西峰土、榆林土、新疆沙土)为上层土、粗沙为下层土,在室内进行充分供水条件下层状土壤指流实验。实验结果表明,上层土的饱和导水率决定了下层沙土中指流的平均推进速度,且上层土的饱和导水率与指流平均速度呈线性关系。该结论对指流特征预测具有重要参考意义。

非饱和土壤中指流的研究进展

指流是土壤中普遍存在的一种水分和溶质运移形式,土壤中发生的指流现象将导致水分和溶质快速向下迁移,从而引起深层土壤和地下水的污染以及水分和养分的流失。因此,掌握其研究动态并对其进行深入研究很有现实意义。针对指流的实际情况,从非饱和土壤中指流的试验方法、机理研究和模型预测等方面,综合评述了国内外的研究动态,并探讨了目前存在的问题和发展前景。

上层土壤厚度对模拟指流水分运动的影响

"上细下粗"的层状土壤中有可能产生指流,在有指流产生条件下,上层土壤的厚度是影响指流发展特征的主要因素之一。该试验通过在下层砂中模拟指流来研究上层土壤厚度对层状土壤中水分运动的影响。结果表明:指流域内的湿润锋到达一定深度的时间随着上层土壤厚度的增大而增加;稳定入渗率随着上层土壤厚度的增大而减小;并得出稳渗率和上层土的厚度呈线性关系;分别用经验函数模型和连续函数模型来模拟层状结构土壤水分的入渗,发现2种模型有各自的优缺点:经验函数模型虽然计算得到的整体误差较小,但在理论上不能很好的解释层状土壤水分入渗过程;连续函数模型相比较经验函数模型的缺点在试验初期误差较大,但该模型属于连续函数模型,符合实际的层状水分入渗过程。

多孔介质中指流的研究综述及展望

指流是土壤中普遍存在的一种水分和溶质运移形式,指流的研究对土壤水分调节、灌溉方式的确定、土壤及地下水污染预测、污染物迁移过程模拟及生态环境保护等具有重要影响。本文根据国内外指流的研究现状,从指流的发生条件、产生机理、量化判据、侧向扩散、影响因素以及数学模型等方面对指流研究已取得的主要成果进行综述和简评,以期为进一步的深入研究提供参考。

砂层在黄土中发生指流条件的试验研究

根据层状结构土壤在积水入渗过程中存在发生指流的现象,该文针对黄土地区"垆盖砂"的土壤条件,在室内以西安黄土为主体,对6种不同粒径的砂质双层结构土壤进行积水入渗试验,以观测研究发生指流的现象、机理与条件。研究表明:决定砂质双层结构能否发生指流现象的重要因素,一是入渗水流进入砂层后的稳渗率;二是表征砂层物理特性的饱和导水率;并以二者的比值做为判断发生指流现象的一个重要量化指标。根据试验分析,可将该比值<0.02作为砂层发生指流现象的临界值。该指标也表明,当进入砂层的稳渗率小于砂层饱和导水率1/50时,即可发生明显的指流现象。

均质土壤及层状土壤的指流对比实验

为了彻底认识指流的发生原因及变化规律,以我国西北地区分布较为广泛的3种土壤(西峰土、榆林土、新疆沙土)为实验对象,对均质土壤和层状土壤进行室内充分供水条件下的指流实验,发现层状土壤均有指流产生,而均质土壤则没有指流发生,并对其原因进行了简要分析。

土壤介质特征对水分再分布过程中指流发育的影响

指流研究对农业水肥资源有效利用、环境和水资源污染防治等具有重要意义。为研究土壤介质特性对水分再分布过程中指流发育的影响,该文采用粗质石英砂和细质石英砂2种不同的土壤介质进行试验,探讨了土壤质地、土壤结构(包括均质土体、质地成层土体和湿度成层土体)、土壤初始含水率等土壤介质特征对水分再分布过程中指流发育的影响。通过分析试验结果可知,水分再分布过程中,土壤质地较粗时易于形成指流;增大土体初始含水率会抑制指流的形成和发展;湿润锋向下推移速度受土体初始含水率和指流发育情况的耦合影响;与均质土体相比,细质石英砂覆盖于粗质石英砂之上的层状结构土体中指流的形体更为明显,但其指流发育所需的时间相对较长;而由湿度不同构成的层状结构土体中指流发育进程较慢、程度较弱。研究表明,水分再分布过程中,土体介质的质地、结构和初始含水率等特性能够对指流现象的发生、发展产生重要影响。

上层土壤密度对模拟指流层状土壤水分入渗的影响

通过室内模拟指流,利用回归分析法进行分析,建立了以上层土壤密度为参数的Kostiakov和Philip模型对模拟指流的层状土壤入渗的改进模型,并进行了验证。结果表明,入渗时间相同时,累积入渗量随着上层土壤密度的增加而减小;Kostiakov和Philip模型都适合于模拟有指流产生的层状土壤的入渗,其相关系数都在0.99以上;建立的2个改进模型其计算精度都很高,效率系数分别为97.7%和97.6%。相比而言,Philip模型具有一定的理论依据,可以作为层状土产生指流入渗的有效模型。

土壤中指流的研究现状与发展趋势

指流是一种常见的土壤水分和溶质运移形式,受许多因素影响,如土壤结构、温度、质地、水分含量等,因此土壤指流的水分运移是一个相当复杂的过程。本文介绍和分析了国内外土壤中指流的研究现状和成果,从指流的形成机理、影响因素等方面揭示了指流的发生和发展过程。根据研究成果,指出近期研究土壤中指流所提出的数学模型:概念模型和连续模型的使用范围,并且分析了该模型目前在应用中存在的问题,最后指出目前指流研究存在的问题和发展趋势,为进一步的研究提供参考。

指流间距对模拟指流水分运动的影响

为了解指流间距对模拟指流水分运动的影响,通过模拟不同的指流间距,研究不同间距对指流水分运动的影响。结果表明,指流间距越大,指流域中的水分入渗越快,且指流流速与指流间距呈线性关系。

重力驱动指流的观测和数学模拟研究综述

总结分析近年来重力驱动指流的观测和数学模拟研究的重要进展,指出了亟待解决的关键科学问题:能否找到以传统的多孔介质流体理论为基础的数学模型,来完整地刻画和描述指流;如何建立、完善有关指流新机制和效应的模型,并给出新模型解的性质的理论分析和数值求解方法。指出指流理论和数值模拟方面的突破将打破其对相关学科发展的瓶颈制约,不仅对土壤物理学和水文地质学的基础理论本身,而且对其他相关学科如应用数学、环境资源、农业和生态学等都具有重要的推动作用。

青海省农业区三种典型土壤的指流入渗对比实验

通过对青海省农业区三种典型土壤(栗钙土、灰钙土和黑钙土)进行室内充分供水条件下的指流入渗实验,发现这三种典型土壤在层状土壤结构条件下均有指流产生,而在均质土壤结构条件下则都没有指流发生,这与西北其他地区三种典型土壤的指流实验结果非常类似。通过对国内外指流研究的最新进展进行文献分析和整理,对青海省农业区这三种典型土壤的指流发生机理进行了简要的分析。

灌施不同浓度Cl^-在模拟指流层状土壤中的迁移规律

在有指流产生条件下,研究灌施不同浓度的Cl^-在层状土壤的迁移情况。结果表明,上层土壤中Cl^-浓度沿垂直方向呈先增大后减小的趋势,在下层指流域中的过渡区域Cl^-浓度变化不大,在接近试验底部的累积区域Cl^-产生累积,浓度增大;指尖处的Cl^-浓度大于过渡区域Cl^-浓度;指流通道对Cl^-的迁移效率很高,占灌施进入土壤Cl^-质量的35%~55%。

水分再分布过程中指流特性及影响因素的实验研究

水分在土壤中的运移过程可分为土体表面存在水分供给的入渗过程和水分供给结束后水分在土体中的再分布过程两个阶段。指流作为一种优先流,区别于大孔隙流和漏斗流。国外已有研究指出,指流可以在充分供水结束后的土壤水分再分布过程中出现。然而,目前国内对指流的研究极少,对其认识和理解也相当缺乏。由此,本文采用石英砂介质对其进行了实验验证,分析了水分再分布过程中指流的特性;同时探讨了前期供水量、实验土箱尺寸、溶液浓度等因素对其发育的影响。研究结果表明,水分再分布过程中,均匀砂质土体中易于出现指流;前期供水量的多少对随后水分再分布过程中指流发育的最终形态影响不大,但能够对指流发育进程产生明显的影响;实验土箱较小时,可使原来指流发生比较明显的土体系统呈现出稳定形态;增大单一溶液的浓度对指流发育有着明显的促进作用,但其指流现象较采用自来水的处理为弱。

NAPLs污染物垂向指流迁移分形表征中图像处理的影响研究

染色示踪技术是研究多孔介质中指流形态的主要手段之一,而如何更精确地对所采集的图像数据进行分析,是该研究工作中非常重要的组成部分.分形理论在染色示踪影像的基础上对指流形态进行定量描述,以质量分形维数(D m)表征渗流面积,以界面分形维数(D s)表征渗流驱替边界长度,对于识别和预测指流形态有一定的实际意义.而分形维数的计算基于二值化图像完成,因此明确图像二值化过程对分形维数表征的影响对分形维数的应用有重要意义.本研究以4种非水相流体在二维砂箱中迁移的130幅染色图像为目标影像,详细比较了图像预处理过程中不同饱和度(红色)阈值、不同亮度(灰度)阈值以及图形中"湖"的填充3个因素分别对D m和D s的影响.结果表明,在砂箱实验中,与田间实验相比由于染色污染物与石英砂颜色对比度较大,红色阈值调整对两种分形维数影响相对较小;随着灰度阈值的提高D m平均降低0.02,D s平均增加0.05;图形中"湖"的填充对D m几乎没有影响,而使D s平均降低0.10.研究发现与D s相比,D m在图像处理过程中受各种因素影响较小,建议在进一步研究中以D m为指流形态指示指标以避免图形处理过程中主观因素的影响.

层状土入渗试验中指流发育的分形特征及入渗规律

土质结构差异较大的层状土入渗过程中易出现指流。为了了解层状土下层介质对指流发生发育的影响,以三种不同粒径的石英砂为下层介质和以砂壤土为上层介质进行了室内积水入渗的染色示踪试验。结果表明,下层介质粒径越大越易出现指流,且指流行进速度越快。指流发生后,入渗过程趋向于稳定,且下层土壤粒径越大,稳定入渗率与累积入渗量越小。采用湿润面积和湿润比描述指流发育的宏观特性,发现湿润面积和平均湿润比都随时间而增大,表明湿润锋趋于均匀。为定量研究层状土入渗中指流发育的分形特征,采用像素点覆盖法编制了计算染色示踪试验中分形维数发育的Matlab程序,对程序进行了验证并计算了四组试验指流发育的计盒维数。结果表明指流分布具有明显的分形特征,下层介质粒径越大计盒维数越小,且计盒维数随时间而增大。

上层土壤初始含水率对层状结构土壤中指流水分入渗的影响

为探明影响指流入渗特性的主要因素,通过室内物理模拟试验研究不同上层土壤初始质量含水率对层状结构土壤中指流水分运移的影响。结果表明:湿润锋到达指流层的转折时间与上层土壤初始含水率的相关性较高,且呈对数关系;分别运用分段函数模型和连续函数模型对累积入渗量与时间的关系进行拟合,发现运用分段函数模型拟合的结果虽整体与实测值相关性较高,但是该模型在进行分段拟合时,由于分段点处的不连续性,与实际中层状结构土壤水分入渗不一致,而连续函数模型随着入渗时间的延长,模拟结果越接近实测值,且连续函数模型符合实际中层状结构土壤水分入渗的连续性,因此,连续函数模型适用于长历时的水分入渗过程。

非牛顿流体幂指式流变模型的实验验证

用 30 #机械油加聚异丁烯高分子添加剂构成非牛顿流体 ,选用幂指式流变模型作为这种流体的本构方程。并在改进的MPV 15 0 0试验机上进行了这种非牛顿流体的流变性能试验。对于试验数据用幂指式 (τ =m γn)模型进行线性回归。 8组数据处理得到的最小相关系数Rh=0 .996 3,在 0 .0 1信度下是高度显著的。充分证明幂指式流变模型完全符合这种流体的本构方程。

焦虑抑郁状况与咽喉反流性疾病症状体征指数的相关性研究

目的探讨焦虑抑郁状况与咽喉反流性疾病(laryngopharyngeal reflux disease,LPRD)症状与体征指数是否具有相关性,为临床LPRD同时伴发焦虑和抑郁进行观察和治疗提供参考。方法前瞻性收集2019年6月~2020年10月上海中医药大学附属曙光医院耳鼻喉科门诊187例LPRD患者资料,进行治疗前及抗反流治疗8周后反流症状指数(reflux symptom index,RSI)量表、反流体征指数(reflux finding score,RFS)量表、汉密顿抑郁量表(Hamilton depression scale,HAMD)、汉密顿焦虑量表(Hamilton anxiety scale,HAMA)的评分,并进行分组分层统计,以观察焦虑抑郁状况与LPRD症状和体征指数改善的相关性。结果 187例LPRD患者抗反流治疗后焦虑抑郁状况比例明显低于抗反流治疗前,伴焦虑的患者抗反流治疗后较治疗前减少11.2%;伴抑郁的患者治疗后较治疗前减少6.4%,各组患者在治疗前后构成比表明,治疗后焦虑程度减轻(P<0.05)。抗反流治疗前后不同年龄、性别及病程焦虑抑郁状态均有显著性差异(P<0.01),但不同年龄、性别及病程组间比较无显著性差异(P>0.05)。抗反流治疗前焦虑抑郁状况与患者的持续清嗓、吞咽食物、水或药片不利、呼吸不畅或反复窒息发作、咽喉部异物感及RSI总评分呈正相关(P<0.01)。结论 LPRD容易伴发焦虑和抑郁,通过抗反流治疗能同时改善LPRD患者的焦虑抑郁状况,同时不受年龄、性别及病程的影响,RSI量表中的主观症状还是缺乏疾病特异性,与HAMA和HAMD量表有类似、重叠,或者说两种疾病本身就可能会互相诱发或影响。

土壤优先流模型理论与观测技术的研究进展

优先流是土壤中常见的和重要的水流运动和溶质运移形式。由于土壤优先流的形成和影响因素众多、表现形式多样,加之土壤优先流的快速非平衡特征明显以及土壤高度的空间变异性,准确描述和模拟土壤优先流的时空变化特征一直以来都是土壤水文学界的热点问题和难点问题。该文从优先流的定义、表现类型、形成和影响因素、模型理论与观测技术等5个方面综述了土壤优先流的研究进展,指出该领域今后的主要研究方向为建立土壤优先流的统一判别标准、提升优先流模型理论的有效性、发展优先流的专用观测技术设备。文章对深入研究土壤优先流具有参考价值。