增湿重塑非饱和黄土时水-热运移规律研究

为研究非饱和黄土中水蒸气的吸附与运移规律,采用水蒸气对非饱和黄土进行增湿,分析蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下非饱和黄土中水-热运移规律。研究结果表明:在非饱和黄土中,水蒸气和温度的扩散范围近似于一个椭球体。水蒸气在土体中运移时,蒸汽压力沿径向逐渐消散,蒸汽运移速率减缓,土体含水率和温度也逐步降低;当蒸汽气压为0.1 MPa,温度为145℃,通气6.5 h后,水蒸气最大增湿半径为80 cm,横向、纵向有效增湿半径分别为60和70 cm;在以通气点为圆心,横向40 cm,纵向50 cm的椭球体内,含水率在12%~17%间变化,接近土体的最优含水率17.08%,增湿效果较好;延长通气时间,增湿范围和增湿程度均将增大;水蒸气增湿时,液态水和气态水迁移共存,但在有效增湿范围内以气态水迁移为主。受到土颗粒的阻碍,沿径向水分运移速率逐渐减小,但温度传导系数在两阶段内接近一个定值。水蒸气增湿法作为土体增湿的新技术与新方法,具有诸多优点,在对土体增湿的工程实践和试验中有着广泛的应用前景。

重塑非饱和黄土水-热运移规律试验研究

为研究非饱和黄土中水蒸气吸附与运移规律,采用高温高压水蒸气对重塑非饱和黄土进行增湿模型试验,研究蒸气压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下非饱和黄土中的水-热运移规律.试验结果表明:在非饱和黄土点源蒸气扩散模式中,水蒸气和温度的扩散范围近似于一个以通气点为圆心的椭球体.水蒸气运移过程中,受到土颗粒阻碍,沿径向随着蒸气压力消散,水蒸气运移速率减小,逐渐被土颗粒吸附.当距离较大时,水蒸气运移量急剧减小,使得增湿程度和增湿范围均减小,土体温度扩散速率沿径向也随含水率和距离的增大而减小;水蒸气增湿黄土时,液态水迁移和气态水迁移共存,蒸气传热和热传导同时发生.在有效增湿范围0~60 cm内,水分运移以蒸气压梯度作用下的气态水迁移为主,温度迁移以蒸气传热为主.而在有效增湿范围之外,随着蒸气运移速度减小,仅有少量水蒸气运移到该范围内,含水率变化主要是由含水率梯度引起的液态水迁移造成的,温度迁移以温度梯度引起的热传导为主.

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究II:模型验证与应用

根据北京永乐店试验站的田间试验资料,得出冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移耦合的WheatSPAC模型计算需要的土壤参数与冬小麦遗传参数。将模型的计算值与实测值进行比较,表明模型能够较好地模拟叶面积指数、干物质重、土壤水分温度等。利用WheatSPAC模型对不同灌溉条件下的田间水热状况与作物产量进行分析,得到结论:对于北京地区的气候条件,返青后作物蒸腾消耗占净辐射的5 0 %以上;如果返青后墒情较好,在拔节期进行灌溉对冬小麦的最终产量最为有利;如果在拔节之后进行一次灌溉,则灌溉进行得越早对产量越有利;三水以后,随灌溉量的增加,产量的边际效益递减;返青后,降雨与灌溉的总量约2 4

土壤水-热-盐运移规律的研究现状

土壤水-热-盐运移规律的研究是目前土壤物理学、农田灌溉学研究的一个重要方面,也是防治盐碱化、改良盐渍土的核心问题.为此,综述了土壤水-热-盐运移基本理论和有地下水补给、无地下水补给、覆膜和未覆膜条件下的土壤水-热-盐研究动态,为进一步的研究提供指导.

球形蒸汽源增湿非饱和黄土水热运移规律试验研究

非饱和土中的水-汽-热耦合运移是一个受多因素影响的复杂过程。利用重塑非饱和黄土填筑模型,通入一定压力的高温水蒸气,研究蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下重塑非饱和黄土中的热湿迁移规律,并利用模型试验边界条件,解得球形蒸汽源增湿非饱和黄土时水热运移主控方程的一组特解。结果表明:球形蒸汽源在非饱和黄土中运移时,水分和温度的迁移范围近似于椭球体。水蒸气沿径向运移时,随着蒸汽压逐渐消散,运移速率降低,温度传导速率减小。蒸汽压较大时,增湿速率、增湿范围和增湿程度都将增大;在有效增湿范围内,土体含水率在11%~17%间变化,接近土体的最优含水率,增湿效果较好;高温水蒸气在土体中的传热包括高温蒸汽传热和温度梯度引起的热传导,有效增湿范围内主要以高温蒸汽传热为主,温度迁移速率属于快速迁移阶段。有效增湿范围外以温度梯度引起的热传导为主,属于缓慢迁移阶段;实测值和计算值对比发现,代数显式解析特解能较好地反映试验中土体温度和含水率的变化规律。研究结果可为非饱和黄土中水热迁移和蒸汽增湿技术提供理论参考。