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潜水面动态蒸发的砂柱实验研究

作　者: 董佩
导　师: 王旭升
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地下水科学与工程
关键词: 潜水蒸发 砂柱实验 土壤水分特征曲线 Hydrus-1D
分类号: S152.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


潜水蒸发是浅层地下水消耗的主要途径,是地下水向土壤水和大气水转化的主要形式,也是四水转化的重要环节。研究潜水蒸发对于探讨四水转化机理、农田灌溉、盐碱地防治以及水资源评价等都有重要的意义。本文结合国家自然基金课题,采用理论分析与室内实验相结合的方法,研究潜水面的动态变化过程,所作研究和初步成果如下:(1)通过参阅国内外文献资料,总结了确定土壤水分特征曲线各种方法的优缺点。在测定地大粗砂的干密度、粒径分布和饱和渗透系数的常规实验的基础上,采用自主设计的砂柱实验这种新型试验方法测定了地大粗砂的土壤水分特征曲线,试验结果显示其呈很好的“S”型曲线。能够利用van-Genuchten模型拟合试验结果,通过与压力膜仪法实测的土壤水分特征曲线的对比分析,指出两种方法确定土壤水分特征曲线的优点和存在的不足之处。相比而言,砂柱实验确定土壤水分特征曲线具有方法简单、精确度高、实验成本低的优势。(2)在分析潜水蒸发影响因素及现有观测方法的基础上,以质量守恒定律为原理,通过初始饱和的砂柱实验,研究不同蒸发历时,潜水蒸发量及潜水蒸发系数随埋深的变化,实验中潜水蒸发主要受到埋深以及大气蒸发能力的影响,随着埋深的增加,大气蒸发能力影响减弱,潜水蒸发量和蒸发系数都会减小。指数公式C= 23.331e-0.8464D可以较好地拟合实测潜水蒸发系数随埋深的变化。(3)以土壤水动力学理论为指导,建立潜水动态蒸发的数学模型,使用Hydrus-1D软件对砂柱动态蒸发实验进行模拟。模型计算的潜水蒸发量和实测的潜水蒸发量除个别观测点处误差较大外,其他各点相对误差较小,其宏观形态拟合效果较好,模型整体上能够较好的模拟潜水动态蒸发的变化过程,数值模拟值与实测值的趋势基本一致,可满足精度的要求。(4)由于受客观条件的限制,实验尚存在一些不足之处需要改进,文中提出了改进的建议。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章 绪论  12-18
  1.1 选题意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-17
  1.3 研究内容和技术路线  17-18
    1.3.1 研究内容  17
    1.3.2 技术路线  17-18
第2章 土壤基础参数实验  18-24
  2.1 筛分实验  18-19
  2.2 比重实验  19-20
  2.3 饱和含水量  20
  2.4 饱和渗透系数的测定  20-23
    2.4.1 实验原理  21
    2.4.2 实验装置  21-22
    2.4.3 实验结果分析  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 土壤水分特征曲线的测定  24-36
  3.1 实验目的和意义  24-25
  3.2 土壤水分特征曲线的定义  25-26
  3.3 土壤水分特征曲线影响因素  26
  3.4 土壤水分特征曲线的应用  26-27
  3.5 压力膜仪测定土壤水分特征曲线  27-30
    3.5.1 实验原理  27-28
    3.5.2 实验装置  28
    3.5.3 实验步骤  28-29
    3.5.4 实验结果分析  29-30
  3.6 测定土壤水分特征曲线的新方法  30-35
    3.6.1 实验原理  30-31
    3.6.2 实验装置  31-32
    3.6.3 实验步骤  32-33
    3.6.4 实验结果分析  33-35
  3.7 本章小结  35-36
第4章 潜水动态蒸发实验  36-50
  4.1 潜水蒸发的影响因素  36-37
  4.2 潜水蒸发实验现有观测方法  37-38
  4.3 潜水蒸发经验公式  38-41
  4.4 动态蒸发实验  41-49
    4.4.1 实验装置  41-42
    4.4.2 实验原理  42-43
    4.4.3 实验步骤  43
    4.4.4 实验结果分析  43-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章 动态蒸发实验的数值模拟  50-59
  5.1 Hydrus—1D 简介  50-52
    5.1.1 Hydrus—1D 软件简介  50-51
    5.1.2 数学模型的建立  51-52
  5.2 Hydrus—1D 模型参数和定解条件的处理  52-55
    5.2.1 模型中参数的设置  52-53
    5.2.2 初始条件和边界条件的设置  53-55
  5.3 实验结果和模拟结果的对比分析  55-58
  5.4 本章小结  58-59
第6章 结论与建议  59-61
  6.1 结论  59
  6.2 建议  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-68
附录  68-70
个人简历  70

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 土壤物理学 > 土壤水分
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