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红壤水分运动和溶质运移特征及参数研究

作　者: 卢霞
导　师: 姚帮松；王辉
学　校: 湖南农业大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 红壤水分运动水平运移溴离子穿透曲线
分类号: S152.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

人类的生存和发展离不开水土资源,切实加强对水土资源问题的研究,对实现流域水土资源的可持续利用、促进经济社会的可持续发展具有十分重要的意义。科学地描述土壤中水分、溶质运移规律和确定其运移特征及其相关参数,为建立土壤水和溶质运移相关预测预报模型提供数据支持,对于农业水土资源的管理和农业生态环境的保护均具有重要意义。本文应用土壤水动力学和溶质运移基本理论,结合室内模拟试验,以红壤丘陵岗地土壤为研究对象,较为系统地探讨了多项因素对土壤水分和非吸附性溴离子运移规律的影响,并确定了相应条件下土壤水运动参数和溶质运移参数,旨在为红壤丘陵区农业土壤水分养分运移和农业水土资源合理利用提供可靠的科学依据。主要结论如下：1.前期含水量加速水分入渗过程,而土壤容重的增大与砂石含量和粒径大小均阻滞了水分运移。通过Kostiakov模型和Philip模型拟合表明,随着前期含水量和土壤容重的增加经验入渗指数K值都不断减小,入渗指数α值逐渐呈现增加趋势。土壤水扩散率是土壤体积含水量之间存在D(θ)=aθb关系；试验结果表明Green-Ampt模型模拟一维水平入渗过程是可行的,理论计算与试验测定误差小于10.73%；2.浓度梯度和水势梯度影响Br-水平运移的全过程,在入渗初期(土柱前20cm段)浓度梯度起决定性作用,而在入渗后期水势梯度影响较大；不同前期含水量土壤中水平运移速率与运移距离成幂函数关系：v=aebx;实测综合扩散系数数据表明Dsh与θ之间符合经验公式Dsh(θ)=aebθ；3.土壤质地示踪剂浓度土壤容重是影响非吸附性离子穿透的重要因素。通过采用CXTFIT模型对实测穿透曲线拟合表明随着土壤容重增大,孔隙平均流速V减少,水动力弥散系数D增大,延迟因子R增大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-19
  1 研究目的与意义  10
  2 国内外研究现状  10-17
    2.1 土壤水运动研究现状  10-16
      2.1.1 Darcy定理和Richards方程  12-13
      2.1.2 入渗模型研究进展  13-14
      2.1.3 土壤水分参数研究进展  14-16
    2.2 土壤溶质运移研究进展  16-17
  3 研究内容与方法  17-19
    3.1 主要研究内容  17
    3.2 研究方法  17-19
第二章一维水平红壤水分入渗特征及非饱和土壤水分扩散度的确定  19-40
  1 水平一维水分运动的基本理论  19-21
    1.1 水平土柱法确定土壤水分扩散度  19
    1.2 简单入渗法确定非饱和土壤水分扩散率  19-20
    1.3 入渗过程资料确定土壤入渗特性参数  20-21
  2 水平一维水分运动的试验研究  21-38
    2.1 材料与方法  21-22
    2.2 实验结果与讨论  22-34
      2.2.1 不同前期含水量土壤的水分运动  22-26
      2.2.2 不同土壤容重的水分运动  26-29
      2.2.3 不同碎石含量和粒径下的土壤水分运动  29-31
      2.2.4 土壤水分扩散度的影响因素研究  31-34
    2.3 Green-Ampt模型的改进及应用  34-38
      2.3.1 模型与理论  34-35
      2.3.2 结果与分析  35-37
      2.3.3 误差分析  37-38
  3 本章小结  38-40
第三章红壤非吸附性离子水平运移特征的试验研究  40-50
  1 基本理论  40-42
  2 试验材料与方法  42-43
    2.1 供试土壤  43
    2.2 试验装置  43
    2.3 试验方案  43
    2.4 试验过程  43
  3 结果分析  43-49
    3.1 溴离子水平运移特征  43-47
      3.1.1 入渗液溴浓度对水分运移速率的影响  43-45
      3.1.2 土壤含水量对Br~-水平运移速率的影响  45-46
      3.1.3 入渗液溴浓度对Br~-浓度分布的影响  46
      3.1.4 前期含水量对Br~-水平运移的影响  46-47
    3.2 水平土柱法确定溶质综合扩散系数  47-49
  4 本章小结  49-50
第四章饱和土壤中非吸附性离子穿透规律及参数测定  50-62
  1 基本理论  50-51
    1.1 饱和导水率的测定  50-51
    1.2 土壤溶质运移参数的确定  51
  2 试验材料与方法  51-52
    2.1 供试土样  51-52
    2.2 试验装置与土柱填装  52
    2.3 试验步骤与方法  52
  3 结果与分析  52-60
    3.1 土壤饱和导水率的确定  52-53
    3.2 实测穿透曲线分析  53-56
      3.2.1 土壤质地对Br~-穿透曲线的影响  53-54
      3.2.2 入渗液浓度对Br~-穿透曲线的影响  54-55
      3.2.3 土壤容重对溶质运移穿透曲线影响  55-56
    3.3 穿透曲线参数分析  56-57
    3.4 模型拟合与验证  57-60
  4 本章小结  60-62
第五章结论与展望  62-64
  1 主要研究结论  62-63
  2 有待进一步研究的问题  63-64
参考文献  64-69
附录  69-84
致谢  84-85
作者简介  85

红壤水分运动和溶质运移特征及参数研究

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