表土低含水率条件下土壤非稳定蒸发研究

本文论述了室内无出流和补给时低含水率条件下土柱蒸发试验。用水、汽、热耦合模型计算了土壤蒸发过程中水、汽运动规律,并进行了验证。文中讨论了温度梯度对土壤水,汽运动的影响,以及低含水率条件下土壤蒸发时蒸发面下移的规律。     

作物生长条件下蒸发与蒸腾的模拟及土壤水份动态预报

以由能量平衡原理及边界层水汽扩散理论而导出的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式为基础，确立了棵间潜在蒸发及潜在植株蒸腾的计算模式建立了以作物根量分布为基础的根系吸水模型。结合实测资料，导出了棵间实际蒸发的经验模型，应用上述经验与半经验模型，结合非饱和土壤水份运移方程，对田间土壤水份动态进行了模拟与预测，其结果与实测结果拟合较好。     

覆盖条件下田间土壤水分运动的数值模拟

将覆盖层简化为对水汽运移具有一定阻力的阻挡层，把水汽通过覆盖层的阻力考虑到蒸发强度的计算中，根据不同的覆盖量（3t/ha、t/ha、9t/ha）、不同的生育阶段（苗期、拔节、灌浆－成熟期），建立了秸秆覆盖条件下表土相对蒸发强度（E／E0）与10cm深度土壤含水率（θ）的经验公式，通过对覆盖条件下考虑作物根系吸水项的土壤水分运动的数值模拟，结果表明模拟值与实测值拟合较好。     

作物生长条件下蒸发与蒸腾的模拟及土壤水份动态预报

以由能量平衡原理及边界层水汽扩散理论而导出的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式为基础，确立了棵间潜在蒸发及潜在植株蒸腾的计算模式．建立了以作物根量分布为基础的根系吸水模型．结合实测资料，导出了棵间实际蒸发的经验模式．应用上述经验与半经验模型，结合非饱和土壤水份运移方程，对田间土壤水份动态进行了模拟与预测，其结果与实测结果拟合较好．     

土壤中水、汽、热运动的耦合模型和蒸发模拟

本文给出了在饱和一非饱和土壤中，水、汽、热运动的耦合型数值模型及大气边界层模拟。计算所需输入的量为气象因素，土壤温度和水力特性。由于对耦合模型缺乏合适的解析解，故对两个模型分别用试验结果和解析解进行了验证，结果吻合较好。用此数值模型模拟了蒸发条件下的土壤水分运动问题。     

蒸发或冷凝薄液膜的时域稳定性特征

基于Prandtl边界层理论和完整的边界条件,采用Collocation方法,推导出沿倾斜壁面下降的在蒸发、等温和冷凝状态下普遍适用的二维降膜表面波扰动时域稳定性方程。通过研究蒸发或冷凝薄液膜流动的稳定性特征曲线,包括中性稳定性曲线和最快速波的特征曲线,分析了蒸发、等温和冷凝等不同状态下热毛细力、雷诺数、流体物性和壁面倾角对稳定性的影响,并讨论了上述各因素在不同雷诺数下的相对作用。     

多效蒸发过程的模拟与分析

采用计算机对多效蒸发过程进行了模拟计算。计算程序具有通用性,适于工程应用。本文采用该程序对电解烧碱液多效蒸发过程进行模拟分析。     

对流条件下环境压力对液滴蒸发的影响研究

通过建立单液滴蒸发的物理数学模型,采用数值方法研究了对流环境中压力对液滴蒸发的影响.模型中考虑了蒸发过程中液滴与周围气流物性随温度、压力的瞬态变化.在比较验证计算程序可靠性的基础上,以正庚烷燃料液滴在氮气中的蒸发为例,模拟计算了弱对流与强对流热条件下,环境压力不同时燃料液滴半径与温度的瞬态变化,分析了液滴蒸发的环境压力影响.研究结果表明,对初始温度较低的燃料液滴,压力对蒸发的影响与热环境密切相关,在不同的对流热环境中,压力的影响作用明显不同.     

覆盖条件下田间土壤水分运动的数值模拟

将覆盖层简化为对水汽运移具有一定阻力的阻挡层，把水汽通过覆盖层的阻力考虑到蒸发强度的计算中，根据不同的覆盖量（３ｔ／ｈａ、６ｔ／ｈａ、９ｔ／ｈａ）、不同的生育阶段（苗期、拔节、灌浆－成熟期），建立了秸秆覆盖条件下表土相对蒸发强度（Ｅ／Ｅ０）与１０ｃｍ深度土壤含水率（θ）的经验公式．通过对覆盖条件下考虑作物根系吸水项的土壤水分运动的数值模拟，结果表明模拟值与实测值拟合较好     

非饱和粘土路基平衡湿度空间分布特征及预估

通过室内外试验探讨了非饱和粘土路基平衡湿度沿道路横断面的空间分布特征,并基于非饱和土力学基本理论,采用滤纸法测定了不同含水量土样的基质吸力,标定了反映含水量与基质吸力单值函数关系的土水特征曲线模型,建立了大气降水/蒸发影响区以外非饱和粘土路基平衡湿度的预估方法.研究结果表明,近中央分隔带和路肩处的上部路基土的平衡湿度受大气降水/蒸发的影响显著;大气降水/蒸发影响区以外的路基土平衡湿度主要受控于地下水位的影响;Fredlund＆Xing模型可较好地表征非饱和粘性路基土湿度和基质吸力的相关关系,模型参数拟合结果具有较高的可靠性;地下水位控制区粘土路基平衡湿度预估结果与试验测试值之间具有较高的一致性,预估方法合理可靠.     

Stable Isotopes and Chloride Applied as Soil Water Tracers for Phreatic Evaporation Experiment

A phreatic water evaporation experiment,without rainfall influence,was designed to study the mechanisms of soil water movement through groundwater recharge to the unsaturated zone. Soil moisture content,chloride concentration,and δD and δ~18 O values of soil water were measured. Results showthat with decreasing soil moisture content,the chloride concentration of leachate( ρ_f(Cl)) in the capillary water layer decreases,whereas the ρ_f(Cl) value of the hanging and film water layers above the capillary water layer increases. With the combined δD and δ~18 O values,the soil water in the hanging and film water layers is influenced by evaporation,although a dry sand layer of 39 cm exists above the wet sand layer. The highest evaporation rate and the largest salt accumulation occur at a depth of about 39 cm in columns d,e,and f(Six polyvinyl chloride columns were assigned as column a,b,c,d,e,and f). We deduce that soil water migrates in the form of liquid water above the capillary water layer. In the experiment,a part of phreatic water consumed is used for the movement of soil water,whereas the other part is lost to evaporation. Soil water could continue migrating upward with prolonged experiment duration.     

河北省中部平原区土壤墒情变化规律研究

采用衡水、冉庄、捷地3个旱情试验站2002-2005年4年土壤含水率资料,求算出了不同地区分深度逐月土壤含水率消退系数,拟合了不同地区的土壤雨后增墒公式,确定了3个试验站墒情变化规律,并利用2006年资料进行了验证．预报合格率达99％以上,达到甲级预报标准。3个试验站所代表区域的墒情变化规律的研究为河北省其它地区的墒情预报提供了依据。     

水分蒸发抑制剂生物降解性研究

探讨水分蒸发抑制剂成膜材料十六醇的生物降解性能．研究表明,在经过驯化的活性污泥中,以能够生物降解高级脂肪醇的微生物为主,这类微生物被抑制剂溶液诱导产生可以生物降解抑制剂的酶,对水分蒸发抑制剂具有很好的生物降解性能．实验结果显示,当降解时间为3h,底物质量浓度为70mg／L,污泥浓度（MLSS）为3.3g／L,溶解氧为3．0mg／L时,生物降解效果最佳,降解率可达88．57％．并且实验证明了铺展抑制剂后对水体水质的影响小,无污染．     

新型水溶性保水剂改良盐渍土保水特性试验研究

针对我国西部存在的水资源匮乏及高强度蒸发作用而导致的土地盐渍化问题,现选择一种新型水溶性保水剂对盐渍土进行生态改良,提升其水分保持能力。开展室内保水性试验,并根据试验结果,选择适宜的新型水溶性保水剂浓度应用于现场试验;同时监测、分析土壤湿度、温度以及电导率变化,探究新型水溶性保水剂对盐渍土壤水分保持能力的影响。结果表明：(1)新型水溶性保水剂溶液与土颗粒反应形成乳白色的弹性黏膜,可存储土壤中的部分水分,达到延缓蒸发作用的目的。(2)保水剂溶液浓度为0.5%时即可显著提升土壤的保水能力,且土壤保水能力与保水剂溶液的浓度呈正比。(3)新型水溶性保水剂溶液可在一定程度上提升盐渍土的温度与湿度,减少土层表面盐分的析出。     

含水率对滑带土力学特性的影响研究

通过4组不同含水率千枚岩碎屑土滑带样的三轴排水剪切试验,研究了含水率对滑带土力学特性的影响。研究表明：千枚岩碎屑土滑带样三轴剪切破坏后没有明显的剪切面;应力应变曲线总体上表现为硬化型,且呈现出明显的非线性;随千枚岩碎屑土滑带样的含水率增大,其粘聚力和内摩擦角都是减小的,但敏感性有所不同。     

器质性因素对水面蒸发的影响

以黑龙江省宾县二龙山蒸发实验站实测资料为基础,分析了口径、安装方式、埋深、材质等器质性因素对水面蒸发量的影响     

等温过程路基土体水分迁移特征分析

以沈哈高速铁路沿线的粘质黄土为研究对象,在恒温状态下进行了开放系统水分迁移试验,试验结果表明：在试件中引起水分迁移最主要的因素是基质势和重力势;土体中各点的含水体积分数从试件底部开始到试件顶部逐渐减小;毛细上升高度与时间呈幂函数增加关系,最终趋向于一个稳定数值;水通量与时间呈对数函数递减关系。基于上述试验,应用有限元法进行数值模拟的结果表明：含水量计算值与试验值基本吻合,表明该模型可应用于模拟地下水在路基中的上升过程;在水分迁移的整个过程中,土中孔隙水压力由土柱底端向上逐渐减小;在水分迁移过程早期,土体内部孔隙水压力的变化比较明显且变化速率较快;随着时间的推移,在水分迁移过程后期土体内部孔隙水压力的分布变化不明显且变化速率较小,当渗流稳定时,孔隙水压力沿着试样高度呈线性分布。