基于修正的Kostiakov模型土石混合物入渗性能测量及其实验验证
发布时间：2021-01-26 08:32
土石混合物入渗性能是水分转化为土壤水和地下水的关键因素,影响着土石混合物地区灌溉系统的设计和径流的产生。由于土石混合物入渗过程复杂,需要较长的时间才能达到稳定入渗,造成测量过程存在一定难度。本文基于修正的Kostiakov模型,采用短时间瞬时入渗率系统分析入渗模型对土石混合物入渗性能模拟的适用性、确定土石混合物达到稳定入渗所需时间以及土壤容重、碎石粒径及含量对土石混合物入渗能力的影响。结果表明该方法能很大程度缩短土石混合物测量时间,提高测量效率且测量精度高。主要取得以下研究结论:（1）根据修正的Kostiakov模型,由瞬时入渗率（2 min、5 min、11 min）和饱和导水率计算完整的入渗过程,得出计算值与实测值具有很高的吻合度,表明修正的Kostiakov模型对土石混合物入渗具有一定适用性,可将土石混合物入渗性能测量时间缩短到15 min以内。（2）根据修正的Kostiakov模型可计算出不同实验工况下土石混合物达到稳定入渗所需时间。本实验土石混合物达到稳定入渗的时间,均在5 d以上,造成常规方法很难获取。（3）土壤容重、碎石含量及粒径对本实验土石混合物入渗能力有较大影响。土石...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
尽量消除含水量差异对实验结果的影响。碎石粒径选用筛分法分组，将黄土、碎石过 2mm、4 mm 和 2 cm 土壤筛，按碎石粒径当量大小进行分组，分为细土（<2 mm），2-4 mm碎石和 1-2 cm 碎石，所选碎石几乎不渗水，在每一组碎石粒径下考虑不同的碎石含量。碎石容重通常采用排水体积法或者将碎石放在煤油中测定体积[53]。根据排水法测定 2-4mm 碎石容重为 2.52 g/cm3，1-2 cm 碎石的容重根据众多学者研究成果设定为 2.65g/cm3[34]。为了直观观测土壤容重、碎石粒径、碎石含量对土石混合物入渗过程的影响，本实验为室内模拟入渗研究，采用垂直一维定水头入渗实验方法进行土石混合物入渗测量，在华北水利水电大学水务工程实验室完成。如图 2-1 所示，模拟装置为有机玻璃制成的土柱。土柱高度 60 cm，直径 29 cm，厚度 1 cm，外部贴有标准直尺，以便于观测湿润锋的运移情况，土柱底部均匀分布5 mm的细孔与大气连接。马氏瓶由有机玻璃管制成，细管处贴有标准直尺，直径为 19 cm，高度为 120 cm，通过变流量为环式入渗土柱提供常水头供水，保证环式入渗土柱处于稳压入渗以及测定环式入渗土柱的进水量。实验时土柱填土高度 55 cm，水头保持高度 3 cm。
图 2-2 饱和导水率测定ig. 2-2 Saturated hydraulic conductivity measurem头土壤入渗实验方法部平铺两张滤纸（直径 25 cm），完全覆盖土失。土柱每 5 cm 一层进行填土，填土前按土3、1.4 g/cm3）、碎石容重（2.52 g/cm3、2.65、40%，其中碎石含量 0 为对照组实验）计算、碎石充分混合均匀后放入土柱中，用细刷压实情况。土石混合物填装高度为 55 cm，预表 2-1 实验方案Table 2-1 Experiment schemes010%20%
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于灰色关联法土壤水分垂直入渗影响因素研究[J]. 黄德良,费良军,曾健,陈琳. 中国农学通报. 2018(32)
[2]土石混合介质中碎石性质对土壤水分特征曲线的影响分析[J]. 韩春苗,甘永德,贾仰文,陈喜,苏辉东,刘欢. 中国农村水利水电. 2018(08)
[3]土石混合介质碎石性质对土壤入渗和产流过程影响[J]. 司曼菲,甘永德,刘欢,苏辉东,仇亚琴,牛存稳,李海明. 南水北调与水利科技. 2018(02)
[4]土壤容重对红壤水分垂直入渗特性的影响[J]. 曾健,费良军,裴青宝. 排灌机械工程学报. 2017(12)
[5]辽西低山丘陵区坡地砾石含量及粒径对土壤入渗性能的影响[J]. 吕刚,王婷,王韫策,翟景轩,李叶鑫. 水土保持学报. 2017(04)
[6]宁夏砂田不同砾石覆盖厚度土壤入渗过程及模型分析[J]. 白一茹,赵云鹏,王幼奇,张兴. 水土保持学报. 2017(04)
[7]砾石含量及粒径对崩岗崩积体渗透特性的影响[J]. 詹振芝,黄炎和,蒋芳市,林金石,李歆博,王晓妍,蔡佳翔. 水土保持学报. 2017(03)
[8]畦灌灌水效果对土壤入渗参数的敏感性研究[J]. 雷国庆,樊贵盛. 人民黄河. 2017(06)
[9]一种新型人工降雨入渗实验系统研制[J]. 杨默远,王中根,潘兴瑶,刘昌明. 水文. 2017(01)
[10]祁连山区不同尺寸双环入渗仪对比试验[J]. 阳勇,陈仁升,宋耀选,郭淑海,刘章文,王磊. 水土保持学报. 2017(01)
博士论文
[1]土壤入渗与优先流测量方法研究[D]. 张婧.中国农业大学 2017
[2]紫色土碎石分布及其对坡面土壤侵蚀的影响[D]. 王小燕.华中农业大学 2012
[3]土壤机械组成及容重对水分特征参数影响模拟试验研究[D]. 李卓.西北农林科技大学 2009
[4]土石混合介质水分溶质运移的试验研究[D]. 周蓓蓓.西北农林科技大学 2009
硕士论文
[1]华北土石山区不同密度人工油松林地土壤水分入渗研究[D]. 赵小婵.华北电力大学(北京) 2016
[2]紫色土区不同入渗测定方法应用研究[D]. 莫斌.西南大学 2015
[3]砾石对坡面径流及入渗影响的试验研究[D]. 吴冰.西北农林科技大学 2012
[4]土壤水分运动特征及其参数确定[D]. 来剑斌.西安理工大学 2003
本文编号：3000800
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
尽量消除含水量差异对实验结果的影响。碎石粒径选用筛分法分组，将黄土、碎石过 2mm、4 mm 和 2 cm 土壤筛，按碎石粒径当量大小进行分组，分为细土（<2 mm），2-4 mm碎石和 1-2 cm 碎石，所选碎石几乎不渗水，在每一组碎石粒径下考虑不同的碎石含量。碎石容重通常采用排水体积法或者将碎石放在煤油中测定体积[53]。根据排水法测定 2-4mm 碎石容重为 2.52 g/cm3，1-2 cm 碎石的容重根据众多学者研究成果设定为 2.65g/cm3[34]。为了直观观测土壤容重、碎石粒径、碎石含量对土石混合物入渗过程的影响，本实验为室内模拟入渗研究，采用垂直一维定水头入渗实验方法进行土石混合物入渗测量，在华北水利水电大学水务工程实验室完成。如图 2-1 所示，模拟装置为有机玻璃制成的土柱。土柱高度 60 cm，直径 29 cm，厚度 1 cm，外部贴有标准直尺，以便于观测湿润锋的运移情况，土柱底部均匀分布5 mm的细孔与大气连接。马氏瓶由有机玻璃管制成，细管处贴有标准直尺，直径为 19 cm，高度为 120 cm，通过变流量为环式入渗土柱提供常水头供水，保证环式入渗土柱处于稳压入渗以及测定环式入渗土柱的进水量。实验时土柱填土高度 55 cm，水头保持高度 3 cm。
图 2-2 饱和导水率测定ig. 2-2 Saturated hydraulic conductivity measurem头土壤入渗实验方法部平铺两张滤纸（直径 25 cm），完全覆盖土失。土柱每 5 cm 一层进行填土，填土前按土3、1.4 g/cm3）、碎石容重（2.52 g/cm3、2.65、40%，其中碎石含量 0 为对照组实验）计算、碎石充分混合均匀后放入土柱中，用细刷压实情况。土石混合物填装高度为 55 cm，预表 2-1 实验方案Table 2-1 Experiment schemes010%20%
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于灰色关联法土壤水分垂直入渗影响因素研究[J]. 黄德良,费良军,曾健,陈琳. 中国农学通报. 2018(32)
[2]土石混合介质中碎石性质对土壤水分特征曲线的影响分析[J]. 韩春苗,甘永德,贾仰文,陈喜,苏辉东,刘欢. 中国农村水利水电. 2018(08)
[3]土石混合介质碎石性质对土壤入渗和产流过程影响[J]. 司曼菲,甘永德,刘欢,苏辉东,仇亚琴,牛存稳,李海明. 南水北调与水利科技. 2018(02)
[4]土壤容重对红壤水分垂直入渗特性的影响[J]. 曾健,费良军,裴青宝. 排灌机械工程学报. 2017(12)
[5]辽西低山丘陵区坡地砾石含量及粒径对土壤入渗性能的影响[J]. 吕刚,王婷,王韫策,翟景轩,李叶鑫. 水土保持学报. 2017(04)
[6]宁夏砂田不同砾石覆盖厚度土壤入渗过程及模型分析[J]. 白一茹,赵云鹏,王幼奇,张兴. 水土保持学报. 2017(04)
[7]砾石含量及粒径对崩岗崩积体渗透特性的影响[J]. 詹振芝,黄炎和,蒋芳市,林金石,李歆博,王晓妍,蔡佳翔. 水土保持学报. 2017(03)
[8]畦灌灌水效果对土壤入渗参数的敏感性研究[J]. 雷国庆,樊贵盛. 人民黄河. 2017(06)
[9]一种新型人工降雨入渗实验系统研制[J]. 杨默远,王中根,潘兴瑶,刘昌明. 水文. 2017(01)
[10]祁连山区不同尺寸双环入渗仪对比试验[J]. 阳勇,陈仁升,宋耀选,郭淑海,刘章文,王磊. 水土保持学报. 2017(01)
博士论文
[1]土壤入渗与优先流测量方法研究[D]. 张婧.中国农业大学 2017
[2]紫色土碎石分布及其对坡面土壤侵蚀的影响[D]. 王小燕.华中农业大学 2012
[3]土壤机械组成及容重对水分特征参数影响模拟试验研究[D]. 李卓.西北农林科技大学 2009
[4]土石混合介质水分溶质运移的试验研究[D]. 周蓓蓓.西北农林科技大学 2009
硕士论文
[1]华北土石山区不同密度人工油松林地土壤水分入渗研究[D]. 赵小婵.华北电力大学(北京) 2016
[2]紫色土区不同入渗测定方法应用研究[D]. 莫斌.西南大学 2015
[3]砾石对坡面径流及入渗影响的试验研究[D]. 吴冰.西北农林科技大学 2012
[4]土壤水分运动特征及其参数确定[D]. 来剑斌.西安理工大学 2003
本文编号：3000800
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