季节性冻土区包气带土壤水分运移规律的研究

季节性冻土区由于冻融变化的存在，使气带土壤水分运移复杂化。为了研究季节性冻土区包气带土壤水分运移规律及正确确定潜水补给量及蒸发量，在黑龙江省肇 县建立了地下水试验站。该站位于松嫩平原低平原区，包气带为厚７．９ｍ的共土状亚粘土层，结构均一，无理解隙大孔隙发育，下部为细砂潜水含水怪。潜水含水层地下水以重向交替为主，水平长流滞缓。且无人工开采。该站通过气象、包气带土壤水分含量及土水势能的观测来研究包气带     

包气带土壤水分滞留特征研究

在水资源开发利用与水环境保护方面，包气带土壤水分滞留曲线非常重要。本文在Van经验公式基础上，建立了吸湿与脱湿曲线，将最小二乘法与非线性单纯形法相结合，确定了4个待求参数的获取方法；并探索了滞留曲线在数值模拟中的使用。用现场试验资料检验了求包气带土壤水分特征参数方法的有效性，同时对4种土质的脱湿与吸湿试验进行了模拟计算。结果表明：本文采用的求水分滞留曲线的方法快捷、方便，对试验数据的模拟较好。     

晋西南峨嵋台地地下水补给特征浅析

晋西南峨嵋台地地下水以下更新统深埋承压水为主，包气带岩性为中更新统的离石黄土，其主要的地下水补给源为大气降水。通过分析台地包气带岩性、黄土包气带湿度剖面、地下水位动态类型及黄土中的地裂缝等因素，阐述了离石黄土的结构、构造在塬区地下水补给过程中所起的重要作用；同时也说明了黄土中地裂缝的出现是峨嵋台地区新构造运动的继承和延续，进一步提出应把土的入渗理论发展为土体理论来研究。     

土壤水分特征曲线试验研究

土壤水分特征曲线是表征土壤中水的含量与势能之间的关系,是研究包气带土壤水分的保持和运移所用到的基本特性曲线。现通过试验,分析了不同条件下不同剖面层次的土壤水分特征曲线的差异,验证了基于不完全分形理论的土壤水分特征曲线模型,并对模型中的参数进行求解。     

冻结层上包气带边界特征分析

在寒区,关于冻结层上包气带边界特征的分析一直备受人们关注。在充分梳理既有研究成果的基础上指出:冻结层上包气带一般指的是位于地表与冻结层上地下水之间岩层圈最顶部的地带;包气带的分类依据冻土和地貌条件划分;在包气带边界处,岩层中的孔隙气体会和大气圈进行交换;冻结层上包气带水分迁移的影响因素有水分饱和差和热梯度差。     

寒区冻结层上包气带水分运移分析与计算

寒区冻结层上包气带水分的迁移主要受近地表空气湿度和热力梯度的影响,在计算包气带水分迁移强度时需要考虑这两个因素。通过对寒区冻结层上包气带水分运移分析与计算的研究得出唯象法对复杂自然研究的重要性。不仅因为它对包气带中水分迁移的研究十分重要,还因为它可以更全面地解释完全饱和层和不饱和层中水分运动的联系和统一,揭示冻结层上水水体形成和资源分布特性。     

动态资料分析法计算水文地质参数的研究

本文提出一种新的动态资料求参方法，可以用于计算地下水位埋深较大情况下的包气带和水位变动带的有关水文地质参数，这些参数与其它方法所得参数基本一致。     

通辽河西潜水μ和△0的分析

1 前言非饱和带水利参数是地下水资源评价与管理极为重要的基础数据之一,其正确与否直接关系到水资源评价精度.本世纪以来,国内外许多水利学者提出了众多推求非饱和带水利参数的实验方法,但多偏重于室内研究.尽管利用地下水动态资料分析计算包气带水利参数的实例也不少,可是只给出区域上的平均水利参数.本文利用地下水单孔动态长观资料及水面蒸发资料,结合系统工程优化技术,探讨出地下水水平迳流微弱、地下水动态主要受水文气象等因素影响的平原地区推求非饱和带水利参数的一种方法——二元指数回归分析法.     

基于不同优化算法的土壤水分特征曲线模型模拟性能分析

土壤水分特征曲线反映了包气带土壤孔隙中水分质量与能量之间的基本关系,同时也间接反映出土壤内部的孔隙情况。土壤水分特征曲线模型对实测土壤持水数据的拟合效果不仅取决于所选用的模型,还依赖于对拟合算法的选取。基于UNSODA 2.0数据库中世界各地实测土壤持水数据,采用多种高效拟合算法(遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法、差分演化算法)对4种应用广泛的土壤水分特征曲线模型(Brooks-Corey模型、van Genuchten模型、Kosugi模型、Biexponential模型)进行研究,旨在获取最适宜拟合土壤水分特征曲线的模型与拟合算法。结果表明:van Geunchten模型对较细和较粗质地土壤的实测持水数据拟合效果较好; Biexponential模型在中等质地土壤类型下的拟合效果较好;而Brooks-Corey模型拟合效果整体较差;粒子群算法与差分演化算法对土壤水分特征曲线的拟合效果最佳;模拟退火算法在运算效率上高于其他算法,当需处理的数据量较大时使用该算法可显著缩短运算时间。研究成果可以为农田水利、生态水文等研究中土壤水力参数的选取提供指导和参考。     

某土质遗址包气带水分布特征及其对遗址保存的影响

土质遗址受水的影响易产生开裂、酥化、返盐、青苔等病害，不利于遗址的保存。为探明土体水害来源，为土质遗址保存提供可靠依据，在精细化水文地质勘察的基础上，借助Solinst Levelogger地下水记录仪、MW307GD-M4无线梯度土壤三参数监测终端对包气带水动态进行长时序连续监测，并分析考古大棚内水害产生原因及形成机理。结果表明：遗址包气带含水率普遍较高，且大棚外相同层位含水率较棚内高约10%,但土体渗透系数集中于(2.07～3.41)×10^-5 cm/s,棚外降雨通过水平向渗透对棚内土体作用较弱；潜水位埋深3.2～5.6 m,水文年内变幅约为0.25 m,受其波动影响的上升毛细水，在极端降雨条件下可直接影响发掘界面，是土遗址水害的主控因素。借鉴“上游拦截，下游排泄，本体控制”的工程地质思维调控祭祀区土体含水率，可为土质遗址保存提供新的思路。     

运用温度示踪法确定稳定入渗补给速率

开展不同水位埋深条件下的地中渗透仪入渗实验,分析包气带温度场变化规律及其控制因素,进而采用多层介质热传导解析方程评价入渗补给速率,探讨了温度示踪法评价包气带入渗补给问题的适用性。结果表明:气温控制包气带温度场整体特征,其对温度场的影响随深度增加逐渐减弱。水位埋深影响土壤含水率,控制包气带介质比热,决定了温度场波动性。灌水改变介质热导率从而影响包气带温度场;灌水量小且灌水温差小,灌水本身的热状态对温度场的影响可以忽略。水位埋深浅时,基于多层介质热传导解析方程的入渗补给速率评价结果更为准确,旱季相对雨季,评价结果准确性整体更高;浅部包气带含水率波动性强是造成评价误差的重要原因,选取更短的评价周期和更深的计算剖面可相对提高评价结果准确性。含水率在时间尺度上的波动是温度示踪法在非饱和带应用的难点及关键。     

溶质在细粒孔隙介质中迁移预测的可靠性分析

在预测溶质运移，尤其是低中放废物处置场中的核素在包气带与含水层中的迁移时，需要考虑介质中不流动水体的影响，否则，会影响预测结果的可靠性。通过对黄土的物理特性实验与野外氚的包气带示踪试验表明：用孔隙度或含水量除以渗透流速得到的平均孔隙流速比实际平均孔隙流速小，在包气带中约小30%～65%，含水层中约小40%.用对流弥散模型计算氚在包气带中的迁移表明：考虑不流动水体的影响时的平均孔隙流速比不考虑的结果增加了1.39倍，相对浓度减弱了1.32倍。     

VG模型参数对灌溉补给系数的敏感性分析

运用模型手段,计算灌溉补给系数时,VG模型中水力参数的不确定性严重影响了灌溉入渗补给系数的可靠性,且目前针对非均质岩土层入渗及其水力参数敏感性的研究较少。基于新疆伊犁霍城县原位试验场灌溉试验,运用HYDRUS-2D软件建立二维饱和-非饱和带水分运移数值模型,利用EFAST法和Morris筛选法分析了VG模型中水力参数对灌溉补给系数的敏感性,并分析比较两种方法的一致性。研究表明:当包气带岩性为均质结构时,θ_s(土壤的饱和含水率)及n(VG模型的形状参数)共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,θ_s对灌溉补给系数影响最大,即表明θ_s最为敏感,而且细颗粒θ_s相对于其他水力参数的耦合程度最大。n直接影响着土壤水分特征曲线的整体形状。同时EFAST法和Morris筛选法对参数敏感性分析结果呈现较高的相关性。由于VG模型中水力参数数量适中,EFAST法较Morris筛选法工作量合理,同时对模型参数敏感性分析更加贴近实际。研究成果对获取包气带水分运移模型参数有着重要意义。     

VG模型参数对灌溉补给系数的敏感性分析

运用模型手段,计算灌溉补给系数时,VG 模型中水力参数的不确定性严重影响了灌溉入渗补给系数的可靠性,且目前针对非均质岩土层入渗及其水力参数敏感性的研究较少。基于新疆伊犁霍城县原位试验场灌溉试验,运用 HYDＲUS－2D 软件建立二维饱和－非饱和带水分运移数值模型,利用EFAST 法和 Morris 筛选法分析了 VG 模型中水力参数对灌溉补给系数的敏感性,并分析比较两种方法的一致性。研究表明: 当包气带岩性为均质结构时,θs( 土壤的饱和含水率) 及 n( VG 模型的形状参数) 共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,θs 对灌溉补给系数影响最大,即表明 θs 最为敏感,而且细颗粒 θs 相对于其他水力参数的耦合程度最大。n 直接影响着土壤水分特征曲线的整体形状。同时 EFAST 法和 Morris 筛选法对参数敏感性分析结果呈现较高的相关性。由于VG 模型中水力参数数量适中,EFAST 法较 Morris 筛选法工作量合理,同时对模型参数敏感性分析更加贴近实际。研究成果对获取包气带水分运移模型参数有着重要意义。     

下蜀土边坡降雨型滑坡的成因分析

在分析降雨型滑坡破坏模式以及下蜀土边坡稳定性影响因素的基础上,对南京典型剖面下蜀土物理力学性质进行分析,总结了下蜀土滑坡的主要成因。研究结果表明,随着降雨过程中包气带水分运移,下蜀土非饱和土体边坡内孔隙水压力和岩土界面基质吸力的分布不断发生变化,土体抗剪强度也随之不断变化,受其影响,边坡极易发生降雨型滑坡。     

冲积平原区包气带中污染物自净规律研究

以洛阳市区洛河河床岩性(以砂砾石为主)以及由亚黏土、亚砂土、中细砂等介质构成的包气带为研究对象,分析河床和包气带对污染物的自净能力,并对其天然的自净机制进行简要分析,结果表明：洛河河床岩性对各种污染物(NO-3除外)的净化能力均达到90％以上;亚黏土、亚砂土、中细砂等包气带介质层对重金属(Cu2+,Pb2+等)有很强的净化能力,而对Cl-,Cr6+净化能力则较弱, 在短时间内介质中就达到饱和而失去净化能力;在环境条件相近及水文地质条件基本相同的条件下,包气带厚度与地下水的污染程度呈负相关关系;污水经过包气带,能有效地去除污水中的有害物质,防止地下水污染。     

降水补给地下水过程中包气带变化对入渗的影响

采用野外试验和室内试验方法,通过对不同降水量的入渗过程中岩土含水率和水势变化规律分析,发现入渗水流在包气带内下渗过程的岩土吸水、过水(即水分通量不变、且不等于零)和脱水的不同阶段,当岩土水势的梯度分别大于、等于和小于1cmH2O/cm(厘米水柱/厘米)时,岩土含水率分别表现为增加、稳定和减少。对包气带不同埋深的岩土含水率和水势变化特征分析表明,随着地下水位不断下降,包气带增厚对降水入渗补给地下水的影响程度和方式都发生改变。当包气带厚度小于潜水蒸发极限深度时,包气带的增厚使得岩土水分亏缺累积量增大,导致入渗速率和地下水获取的总入渗补给量减小;当包气带厚度大于潜水蒸发极限深度时,随着包气带厚度增大,入渗速率趋于稳定,无限时间内地下水获取的总入渗补给量不因包气带增厚而变化,但是有限时间内地下水获取的入渗补给量趋小。这是因为入渗途径的延长导致入渗所需时间增加,以至在有限时间内包气带内过剩的入渗水分尚未充分排出补给地下水。     

河北省石家庄市某地水文地质勘查

通过对石家庄市某地进行水文地质勘查,查明区域及项目区地质、水文地质条件,包括含水层结构及其分布、地下水流动系统特征、地下水动态特征等,通过开展单孔抽水试验和包气带渗水试验,查明含水层、包气带渗透系数.同时指出区域地下水位呈下降趋势,今后地下水开发利用应做到优化管理,合理利用资源,避免地下水的持续超采,才能实现可持续发展...     

半湿润区径流形成的力学分析

本文针对包气带对径流形成的支撑作用,建立降雨径流与地下水埋深的定量变化关系。根据力学原理分析降雨径流过程的作用力形成与变化,提出了径流形成力学分析理论,推导出降雨径流关系与包气带厚度的定量联系。在此基础上,将自然常态下维持稳定的降雨径流关系的包气带厚度定义为产流基准埋深,针对地下水位下降导致地表径流减少定义了地表径流消失临界埋深,完成了上述问题的计算公式推导。以华北平原为典型进行了初步实证研究,分析计算并实证了产流基准埋深,初步提出了地表径流消失的临界埋深,结果表明与实测资料非常吻合。包气带气体压强受土壤条件影响较大,是力学分析的关键,需要进一步深入研究。     

浅层地下水水文地质参数分析

为适应当前经济社会发展、下垫面条件的变化,利用长系列的地下水动态观测资料,采用动态法分析了给水度、降水入渗补给系数、潜水蒸发系数与包气带岩性、埋深、降水之间的关系,探讨其随着影响条件不同的变化规律.