黄土包气带水分运移的现场研究

本文主要介绍在核素迁移试验现场进行的黄土包气带水分运移研究的方法和主要结果.包气带水分运移试验场建有一座9.0m深的负压计观测竖井和二个28.0m深的中子仪测管.分别采用WM-1型负压计系统和IHiii型土壤中子水分仪测量黄土剖面的基质势和含水量.一组负压计和中子仪测管在天然条件下测量,连续观测2年多,用于水分运移特征研究;另一组测量停止淹灌后的水分再分配过程,连续观测7个月,用于非饱和渗透系数测定.结果表明: (1)降雨入渗主要影响深度、蒸发影响深度在1.0m以上; (2)水分运移可分为4个带:1.0m深度以上为强交替带,含水量、水势和水势梯度随时间变化快、变幅大,液态水的运移比较明显;1.0～7.2m深度上为含水量和水势随时间变化小的弱交替带,除黄土颗粒大小变化较大的深度处,一般来说,水势梯度方向单向向下,其中:含水量和水势在1.0～1.6m深度上随时间变化较大,液态水的运移也比较明显;在5.0～7.2m深度上,水分变化很小,基本趋于稳定状态,液态水的运移很不明显,微弱的热水汽扩散显现出来;在7.2～23.0m深度上,含水量除在黄土-古土壤-钙质结核层组合交界处有变化外,其余则基本保持与黄土颗粒大小变化相对应的稳定状态,为水分运移的传递带;23.0～28.0m深度上为毛管水带; (3)在0.4～2.4m深度上,当体积含水量θ为0.18～0.41时,非饱和渗透系数K(cm/d)为3.6×10-3～23.4,拟合得到K与θ的经验关系式:K＝2.81×105θ10.51,它可适用于含水量在此范围内的马兰黄土上段; (4)在水分运移的基本稳定带(5.0～7.2m深度),应用达西方程并采取年平均方法,估算得到年降雨入渗补给量不到1cm; (5)在半干旱黄土地区,热水汽的扩散也可能是地下水的一种补给方式.

A FIELD STUDY ON MOISTURE MIGRATION IN LOESS AERATED ZONE