题名 | 土壤内力作用对黄土母质发育土壤水力学性质的影响及模拟 |
作者 | 杨志花 |
答辩日期 | 2019-05-22 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 北京 |
导师 | 赵世伟 |
关键词 | 内力作用 水分入渗 水分特征曲线 入渗模型 水分特征曲线模型 |
学位名称 | 工程硕士 |
其他题名 | Water Infiltration and Simulation of Typical Loess-developed Soils Affected by Soil Internal Forces |
学位专业 | 环境工程 |
英文摘要 | 水资源短缺是黄土高原地区农业生产和生态环境建设中遇到的主要限制因子。 土壤水分入渗作为地表水转化为土壤水的一个重要过程, 不仅决定着土壤对雨水和灌溉水等有限水源的利用程度,而且也深刻影响着地表径流和土壤侵蚀强度。 土壤水分入渗特性受到土壤内外部许多因素的影响。其中团聚体稳定性是影响土壤水分运动的重要因素。 新近的研究表明, 介观尺度土壤颗粒间的内力作用(包括静电斥力、分子引力和水合斥力) 可高达数百个大气压, 是土壤团聚体破碎的主要推动力。 而团聚体的破碎将会改变土壤孔隙状况,进而对土壤水分运动产生影响。然而目前有关土壤颗粒间内力作用对土壤水力性质的影响研究尚且较少,且考虑颗粒间内力作用后经典水分入渗模型的适用性还有待进一步验证。因此,本研究选取四种典型的黄土母质发育土壤(黑垆土、黄绵土、褐土和塿土)为研究对象,通过理论计算与试验验证相结合的方法,探究土壤内力作用对土壤水分入渗过程的影响,并采用经典土壤水分入渗模型和水分特征曲线模型进行拟合, 验证并比较分析了模型的适用性。 本研究取得以下结果: |
语种 | 中文 |
学科主题 | 环境科学技术 ; 环境工程学 ; 环境工程学其他学科 |
目次 | 目 录
第 1 章 绪论...............................................................................................1 1.1 选题背景及意义 .................................................................................................1 1.2 国内外研究现状 .................................................................................................2 1.2.1 土壤水分入渗及模拟...................................................................................2 1.2.2 土壤持水性及模拟.......................................................................................4 1.2.3 土壤团聚体稳定性.......................................................................................6 1.2.4 土壤颗粒间内力作用...................................................................................7 1.3 结语 .....................................................................................................................9 第 2 章 研究内容与方法 ........................................................................10 2.1 研究目标 ...........................................................................................................10 2.2 研究内容 ...........................................................................................................10 2.3 技术路线 ...........................................................................................................11 2.4 样品采集与处理 ...............................................................................................11 2.5 试验方法 ...........................................................................................................12 2.5.1 土壤基本理化性质分析.............................................................................12 2.5.2 土壤水分入渗特性测定试验.....................................................................13 2.5.3 饱和导水率测定试验.................................................................................14 2.5.4 水分特征曲线测定试验.............................................................................14 2.6 数据处理与分析 ...............................................................................................15 2.6.1 表面电场、内力作用的计算.....................................................................15 2.6.2 入渗数据拟合模型.....................................................................................17 2.6.3 饱和导水率计算.........................................................................................17 2.6.4 水分特征曲线拟合模型.............................................................................18 第 3 章 土壤颗粒间的内力作用表征 ....................................................19 3.1 土壤颗粒表面电位 ...........................................................................................19 3.2 土壤颗粒表面电场强度分布 ...........................................................................19 3.3 土壤内力作用大小计算 ...................................................................................20 3.3.1 颗粒间的静电斥力.....................................................................................20 3.3.2 颗粒间的范德华力与水合斥力.................................................................22 3.3.3 颗粒间的 DLVO 作用力............................................................................23 3.3.4 颗粒间的净作用力.....................................................................................25 3.4 小结 ...................................................................................................................27 第 4 章 土壤内力作用对水分入渗能力的影响及模拟 ........................29 4.1 土壤内力作用对湿润锋运移速度的影响 .......................................................29 4.2 土壤内力作用对累积入渗量的影响 ...............................................................30 4.3 土壤内力作用对入渗速率的影响 ...................................................................32 4.4 两种入渗模型拟合比较 ...................................................................................33 4.5 小结 ...................................................................................................................36 第 5 章 土壤内力作用对土壤持水性能的影响及模拟 ........................38 5.1 土壤内力作用对饱和导水率及水分特征曲线的影响 ...................................38 5.2 土壤内力作用对当量孔径分布的影响 ...........................................................40 5.3 水分特征曲线模型拟合比较 ...........................................................................42 5.3.1 van Genuchten 模型水分特征曲线模拟 ....................................................42 5.3.2 Gardner 模型水分特征曲线模拟 ...............................................................43 5.3.3 两种水分特征曲线模型拟合比较.............................................................43 5.4 土壤内力作用对持水性的影响 .......................................................................44 5.5 小结 ...................................................................................................................47 第 6 章 总结.............................................................................................49 6.1 主要结论 ...........................................................................................................49 6.2 研究不足与展望 ...............................................................................................50 参考文献...................................................................................................51 致 谢.......................................................................................................59 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 ......................61 |
页码 | 61 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.iswc.ac.cn/handle/361005/8799] |
专题 | 水保所2018届毕业生论文 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨志花. 土壤内力作用对黄土母质发育土壤水力学性质的影响及模拟[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
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