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一维土壤水分运动模拟在土壤水分特征研究中的应用——以华北平原衡水实验站为例 总被引：2，自引：0，他引：2
受地形特征以及人类活动的影响,华北平原地下水浅埋区水循环主要以垂直方向上的入渗和蒸发为主,其中,非饱和带对降水和地下水之间的转化具有重要作用。本文选择衡水作为华北平原地下水浅埋区的典型代表点,利用HYDRUS-1D建立了一维数值模型,以平水年2005年夏季作为模拟期,通过计算降水入渗量、蒸散发量、土壤水储存量的变化及地下水补给量等,揭示了该实验点的土壤水分运动特征以及土壤水在降水和地下水转化之间的作用。结果表明降水后土壤水和地下水都得到补给,土壤水储量增加,但由于强烈的蒸发和蒸腾作用(分别占降水补给量的63%和12%),水分消耗较快,因此总的入渗补给量为25%,土壤总储量增加不大;此外,土壤水和地下水联系密切,土壤深层水分在饱和和非饱和状态之间频繁转换,其间没有明确的界面分割,由此说明土壤水在"三水转化"过程中的重要性。 相似文献
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非饱和带土体-浅层地下水系统氟的地球化学——以河北邢台山前平原为例 总被引：4，自引：0，他引：4
邢台山前平原浅层高氟地下水分布区，浅层地下水与非饱和带土体构成了一个完整的水文地球化学系统。在该系统中，非饱和带土体的氟源强度及浅层地下水体聚集和保存氟的条件是影响非饱和带土体浅层地下水之间氟迁移和富集的两个关键因素。其中前者直接受控于土体的矿物成分、化学成分和粒度组成，而后者主要取决于浅层地下水的化学成分特征。大气降水入渗条件下，非饱和带土体浅层地下水系统氟迁移和富集动态模拟实验结果表明，非饱和带土体是浅层地下水重要的供氟源，非饱和带水土系统氟的地球化学反应主要为水相络合反应、溶解／沉淀反应和吸附／解吸 相似文献
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课题组 《水文地质工程地质》1991,(3)
降水通过包气带水分增加、减少和向下入渗补给地下水过程中,制约和控制岩土水分运动方向与入渗速度大小的水分势能梯度,因岩土吸水或者脱水状态的不同,初始含水量大小的不同和含水量的改变,而发生具有明显特征的则律性变化。本文以室内、外实验数据为基础,以非饱和水流运动定律为理论根据,探讨了岩土水势梯度这种变化在动态方面和剖面上的具体表现。 相似文献
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为了研究陕西大荔县地方性氟中毒病与地质环境的关系,笔者对该地区进行了详细的氟中毒病人群统计,并采集了地下水、土壤、农作物和蔬菜样品进行氟含量的测定。发现土壤水溶氟占岩土全氟比率随pH值升高而增大;单位质量蔬菜如菠菜、油麦菜氟含量高于小麦、玉米等;地下水氟在水动力弱、矿化度高的地区相对富集,水氟含量主要来源于岩土中;地氟病严重区位于低洼地边缘及陡坡向缓坡转换的部位;氟中毒病高患病率与大气、农作物和蔬菜氟含量不具相关性,而与地下水氟含量表现出明显的相关性。根据以上特征,笔者建议在大荔县防治地方性氟中毒病,除种植低氟含量的农作物或经济作物外,应加强低氟含量的地下水的开采与饮用,并对开采的地下水进行物化降氟处理,以降低人群中地方性氟中毒的患病率。 相似文献
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非饱和土壤水分运动参数的测定 总被引：7，自引：0，他引：7
谢森传 《水文地质工程地质》1982,(1)
五十年代以来,应用能量观点研究非饱和土壤(包气带)水分运动,有了很大的发展。在应用这个理论对土壤水分运动进行定量分析时,求其基本方程的解或数值解,都离不开方程中出现的几个基本参数——导水率K(θ)(又叫水力传导度或非饱和土渗透系数)、扩散率D(θ)(又叫扩散度或扩散系数)和容水度C(θ)(又叫比水容量)。而且,对于某种密度的同一种土壤,它们都不是常数,是随土壤含水率θ(体积比)而变化的。另外,研究土壤水运动,对土壤水的相对能量值(土水势)的测定也是不可缺少的资料, 相似文献
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5.1 前言水是多种学科研究的对象,由于各种学科的专家们参与这种研究,所以有时对同一个现象其用语不同。所以,首先弄清楚本章中所使用的用语的含义。浸润(infiltration)表示水穿过土壤表面向土壤中渗入的过程。在水文学中将这一过程称为渗透。在本文用土壤物理学领域里常用的浸润。向下渗透(percolation)是指浸润后的水,在土壤中向地下水面移动的过程。其中,浸润后的水在土壤中沿着倾斜面侧向移动时,这个过程称为侧向渗透,然而,将土壤定为地下水面与地面之间的部分,它所含的水称之为土壤水。相应地把地下水面以下的水称为地下水。而且,地下水面以上的部分称为土壤水带;其以下部分称为地下水带。地下水带的水流就是地下水流。 相似文献
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针对降雨径流从坡面流下的过程中会发生下渗,导致土壤水非饱和带含水率增大这一动力学过程,从物理机制上对土壤水和地表水进行耦合,将二维平面地表水模型叠置在土壤水模型的顶部,对土壤水、地表水模型进行相同的空间和时间离散,在模型的计算过程中通过达西流关系对两者之间的水量交换进行计算(双层结点法耦合)或整合离散方程的整体法进行耦合。通过对两种耦合方法的比较以及与前人的实验结果对比,该模型与耦合方法能够准确地模拟和预测地表径流与土壤水分运动过程。研究结果可为分析地表水流与饱和-非饱和带水分与溶质耦合机理提供理论支持。 相似文献
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利用地下水数值模型MODFLOW和非饱和带水平衡模型对处于半干旱半湿润沙丘地区(Sand Hills)地下水位进行了模拟,并分析了含水层补排水量,河流与地下水补排关系,以及区域水平衡过程。揭示了独特沙丘地形和土壤特性对地下水补排量的影响。模拟结果表明,入渗率大、非饱和带厚的沙丘有利于降水入渗补给,减少了地下水蒸散发损失。加上下覆含水层具有良好的地下水储水空间,是该地区储存丰富的地下水量,以维持河流稳定流量,供给众多湖泊和湿地的原因。该研究对我国地下水资源评价和生态环境脆弱地区水资源保护具有指导意义。 相似文献
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地下水污染除污染源的各种因素外,非饱和带垂直自然防护性的好坏,对地下水的污染程度有着极为密切的关系。如何寻找一种近似定量的方法来反映非饱和带垂直自然防护性呢?我们在潍坊市环境水文地质调查与编图过程中采用了防护指数法。实际应用表明,该方法在环境水文地质条件评价中,具有一定的实用价值。非饱和带是污染物垂直进入地下水的必经之路,带内各地层的渗透性影响着污染物 相似文献
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通过对荒漠区荒地、绿洲区耕地及摞荒地厚层包气带剖面土壤水的含水率、易溶盐离子及稳定同位素(δD、δ18O)的测定和分析,对厚层包气带区土壤水的补给来源及地下水的垂向补给量进行了厘定。结果表明:荒漠区荒地、绿洲区耕地与摞荒地土壤含水率、易溶盐中氯离子与土壤水氢氧同位素在垂向上均呈现旋回变化,每个旋回经历了一次新水入渗补给的过程。绿洲区土壤水与荒漠区土壤补给水中的δD值为-124.10‰~-94.44‰,土壤补给水来源于冬季大气降水或降雪的入渗补给。绿洲内耕地区、摞荒地区及荒漠区地下水垂向入渗补给量分别为1.29~5.53 mm/a、0.52~1.85 mm/a及0.03~0.08 mm/a。 相似文献
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地下水浅埋区土壤水的矿化度变化规律及其影响因素浅析 总被引：7，自引：0，他引：7
土壤水的研究对农田水利、水文地质、生态与环境等都具有很重要的意义 ,本文概略介绍了在黄河三角洲地区开展包气带水分运移试验研究过程中 ,野外获取土壤水的方法及设备。在对水样分析结果进行总结的基础上 ,对试验点土壤水的矿化度变化规律及其影响因素进行了初步的分析。主要结论为 ,在地下水浅埋区 ,地下水与土壤水矿化度变化关系密切 ;蒸发作用与蒸腾作用对土壤水矿化度的影响效果是不同的 ,蒸发作用使上层土壤水的矿化度加大 ,而植被在其生长期降低土壤水的矿化度 ;地下水、植被和土壤性质是影响土壤水矿化度的重要因素 相似文献
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厚层黄土中包气带水的运动方式一直存在争议。一种认为是活塞流,另一种认为是优势流,也有人认为两者并存。本文通过现场观测和两个模型试验,揭示活塞流是包气带中水分的特有的运移方式;基于非饱和土的土水特征,进一步证明优势流仅存在于饱和土中。自然界的黄土多处于非饱和状态,因此活塞流是黄土包气带中水的主要运移方式,而优势流是暂态和局部的,仅出现在降雨时期的浅层饱和区,或者低洼的汇水区。黄土中的垂直节理、卸荷裂隙、动物洞穴和植物根孔等优势通道是地表汇流的排水通道,而不是地下水的补给通道。 相似文献
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浅析包气带土壤水分势能 总被引：1，自引：0，他引：1
研究大气水、地表水、土壤水、地下水四水转化过程,直接关系到国民经济的发展,是开发利用水资源必不可少的一步。包气带土壤水分运动是这一过程中尤为重要的一个环节。阐明包气带土壤水分运动规律,土壤水分入渗、蒸发机理,确定入渗、蒸发量及其影响最大深度,其中起决定性作用的是土水势。本文对包气带土壤水分势能动态规律及其影响因素,从以下三方面加以分析。 相似文献
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非饱和地质体中水-应力耦合二维有限元方法及对锚杆支护的分析 总被引：1，自引：1，他引：0
从建立应力平衡方程、水连续性方程入手,采用Galerkin方法将各控制方程分别在空间域和时间域进行离散,开发出了一个用于分析饱和-非饱和岩土介质中水-应力耦合弹塑性问题的二维有限元程序。然后就一个假定的处于渗流场中的饱和-非饱和土体使用预应力锚杆的支护效果问题进行了模拟计算。结果表明,在有地下水赋存的饱和-非饱和条件下,预应力锚杆的作用主要体现在减少了土体中的塑性区,而对位移的约束依部位而异,其对渗流场的影响不大。 相似文献
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河北平原地下水在经过长期开发利用后,出现了一系列环境问题,地下水的流动模式以及均衡状态发生了很大改变。从地下水年龄结构出发,利用MODFLOW-2000建立稳定流模型对地下水流数值进行模拟,对河北平原的地下水年龄结构以及地下水流场特征进行研究分析,重点研究了地下水储存量的变化过程以及影响因素,并通过非饱和带水流模型、土壤水均衡模型以及地下水流模型三模型相耦合的方式,对河北平原饱和带储存量变化、地下水补给量以及非饱和带中地下水滞留时间进行了估算。模拟结果显示:河北平原1975~2015年间浅层含水层地下水储存量减小速率约为30 mm/yr,减少量约占总储量的15%,说明地下水存储量的减少主要是由于浅层地下水存储量的减少引起;根据模型修正结果计算,河北平原年地下水补给量为120 mm,灌溉和降水补给为100 mm,渗流以及山前侧向补给为20 mm,降水量的变化趋势与地下水补给趋势保持一致,相关系数为0.92,地下水补给有25%来自降水和灌溉;地下水年龄差异与模拟参数存在变量关系,弥散度越大,地下水年龄差异越大。该模拟研究成果为今后地下水系统的研究提供数值依据。 相似文献
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地下水与开挖作用下堆积层滑坡体滑动机制分析 总被引：1，自引：0，他引：1
川东红层地区修建的巴中达州万州高速公路在穿越第四系堆积层时,堆积层滑坡灾害频繁发生,这类滑坡滑动面为平缓的岩土界面。地下水渗流分布影响下的坡体非饱和强度特征和开挖卸荷是引发这类滑坡灾害的主要因素。在室内非饱和直剪试验提取土体力学参数基础上,结合非饱和土渗流分析软件和岩土应力变形分析软件对滑坡机制进行深入分析。分析表明:地下水的渗流分布孕育了岩土界面附近的滑带土,为边坡的滑动失稳提供潜在可能性。堆积层渗流场特征决定着坡体基质吸力的分布,基质吸力的分布特征导致了堆积层土体由顶部往底部的非饱和抗剪强度的逐层弱化,最终形成沿平缓岩土界面分布的抗剪强度最低的一层软弱土体。在路堑边坡开挖致使的不平衡力影响下,岩土界面附近的软弱土体表现出最为显著的屈服和变形,堆积层坡体中部沿着岩土界面的软弱土体发生剪切蠕滑,滑体后缘出现张拉破坏,形成拉裂缝和拉裂槽,并于滑体前缘发生剪切挤压,随着滑体的蠕滑发展,滑体内地下水逐渐消散并在开挖面处渗出。 相似文献
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非饱和含黏砂土的广义土-水特征曲线试验研究 总被引：4，自引：0，他引：4
利用非饱和土4联固结仪和非饱和三轴仪,解决了用压力板仪测试土-水特征曲线无法考虑体变、净竖向压力和净平均应力影响的问题,进行了考虑净竖向压力和净平均应力影响的土-水特征曲线研究,对未考虑净竖向压力或净平均应力的土-水特征曲线同考虑净竖向压力或净平均应力的广义土-水特征曲线的试验结果得出,净竖向压力或净平均应力是影响非饱和土土-水特征曲线的重要因素,试验结果与理论公式稳合较好,并结合非饱和理论和试验结果,拟合了可以反映净竖向压力或净平均应力影响的广义土-水特征曲线公式,与试验结果吻合较好。 相似文献
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水膜理论在非饱和土中吸力的应用研究 总被引：6，自引：0，他引：6
非饱和土中总吸力问题一直是非饱和土土力学研究的一个重要分支。本文引用并引伸了水膜理论,把水膜理论的水膜范围扩展到包括结合水和毛细作用及基质吸力等引起的自由水（重力水）等部分,相应的水膜分离压也包括基质吸力和毛细作用,因此,非饱和土中的总吸力相应地可表示为扩展后的水膜分离压。从广义水膜理论及土性方面分析非饱和土总吸力,探讨了非饱和土中水膜对总吸力的影响,导出了广义非饱和土水膜理论下的总吸力公式,给出了非饱和土总吸力当土颗粒大小不同时与饱和度的关系。理论计算与试验结果吻合较好,表明了广义水膜理论对研究非饱和土总吸力具有一定的指导意义。 相似文献
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本文以贵州省纳雍县鬃岭崩塌滑坡带两个滑坡区为例,通过水文地质调查、水动力场分析、水化学和流量动态对比分析,得出结论（1）天然条件下,崩塌滑坡带存在3个相对独立的地下水系统,采煤活动改变了局部地下水径流排泄方向,使上部基岩裂隙水、中部岩溶水补给到下部基岩裂隙水中,最后从坑道或泉排泄出地表。（2）流量动态和钙离子含量变化表明,雨季中部岩溶水灌入式补给到了采空区坑道中,同时也表明老鬃岭镇滑坡区山体浅部垂直裂缝发育,左家寨滑坡区山体浅部至深部垂直裂缝均有发育。（3）鬃岭崩塌滑坡体内部地下水以非饱和水下渗运动为主,不存在饱和地下水流场,故而不存在水动力驱动滑坡影响作用。（4）在鬃岭崩塌滑坡孕灾或灾害触发过程中,地下水对垂直裂缝、滑动结构面的发展和岩体破坏、失稳主要起到加速和促进作用。本文对岩溶石山地区类似滑坡机理研究有一定意义。 相似文献