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层状土壤下横波可控震源振动器激振性能模拟
横波可控震源是一种横波激发源,作为实现纵、横波联合勘探的关键装备,能为深层、非常规油气勘探的发展提供技术支撑。但目前针对横波可控震源振动器激振性能的研究较少,已有的数值模拟分析均建立在大地为均质土壤模型的基础上,与工程实...
彭珣李雨佳滕志才李煜
关键词:振动器层状土壤
ERT与TDR联合反演层状土壤水分运动过程被引量:4
2023年
土壤水是地表水与地下水联系的纽带,是物质输送和运移的载体,在土壤-植物-大气(SPAC)系统中起着关键性的作用。土壤水分运动是一个非常复杂的过程,为充分了解水分在土壤中的运动过程,应用微扰动的高密度电阻率仪(ERT)监测了一层状结构的土壤剖面在注水入渗试验前、后不同时刻的电阻率的变化过程;同时,用时域反射仪(TDR)测量了点尺度上土壤体积含水量,建立了土壤电阻率和含水量的定量关系。结果表明,高密度电阻率法能够较为准确地监测土壤水分入渗深度和剖面含水量,土壤水分运动以向下的垂向运动为主并伴有微弱的水平流动;当土壤含水量低于0.15 cm^(3)·cm^(-3)时,随着含水量的增大,电阻率变化较大;当土壤含水量较高时,电阻率随含水量的变化不明显;根据建立的电阻率和含水量的定量关系公式,估算出在土壤界面处当上层土壤质量含水量达到0.136 g·g^(-1)时水分开始向下层入渗,相关研究成果为定量分析土壤水在分层界面处的变化情况提供了一种新的方法。
林青徐绍辉
关键词:电阻率仪时域反射仪电阻率层状土壤水分运动
黄土高原坝地层状土壤剖面孔隙分布特征被引量:1
2023年
以明确自然界中广泛存在的层状结构土壤孔隙分布特征为目的。选黄土高原典型坝地土壤剖面为研究对象,利用CT扫描技术分析耕作层、犁底层、心土层土壤三维结构,探讨层状土孔隙参数随土层结构变化及界面层孔隙特征。结果表明:(1)瘦长型孔隙(孔隙形状系数≤0.2)是各土层土壤孔隙的主要形态。各土层的孔隙参数具有明显差异。耕作层的总孔隙度最高,大孔隙(≥1 mm)分布较多;犁底层孔隙总数量最高,含有较多孤立的小孔隙(≥0.1~0.5 mm)和微小孔隙(≥0.06~0.1 mm),但连通性最差;心土层孔隙参数多数介于耕作层与犁底层之间。(2)坝地剖面层状土壤具有一定厚度的界面层,各孔隙参数均在土层界面位置存在突变点,具有明显分界现象。孔隙特征参数均呈过渡位置渐变、界面位置突变的规律。在界面层,犁底层土壤总孔隙度和连通性与耕作层相比,分别显著下降41.6%,69.8%;心土层在界面层的土壤总孔隙度和连通性与犁底层相比,分别显著增高30.4%,52.3%。(3)孔隙孔径大小与孔隙形态密切相关,大孔隙形态多呈瘦长型,而微小孔隙形状则多呈规则型。(4)土层越深,连通性与总孔隙度、孔隙总数量、孔径分布及孔隙形状的相关性越强。界面层出现改变相邻土层的土壤孔隙质量。人为作用改变耕作层和犁底层的土壤孔隙特征,主要表现在对耕作层翻耕扰动,使得犁底层被动承压,心土层由于受到干扰较小,土壤整体呈现自然状态。研究结果可丰富非均质土壤结构的认识,为从微观层面理解层状土壤孔隙特征及其对土壤水气热传输的可能影响提供科学依据。
张佐源夏彬郝旺林汪若瑶解嫣许明祥
关键词:坝地CT扫描土壤孔隙
西北干旱荒漠区东部人工绿地层状土壤盐渍化特征及其影响因子分析
2023年
本本研究以西北干旱荒漠区东部的内蒙古乌海市和宁夏灵武市为研究区,在人工绿地上选取6类土壤剖面以研究其盐渍化特征,即均质砂土(A)、均质壤土(B)、上砂下壤(C)、上壤下砂(D)、夹层型(E)(壤-砂-壤(E1)、壤-粉-壤(E2)、砂-壤-砂-壤(E3))和上壤下石(石块)(F)。此外,采用冗余分析(RDA)的方法分析灌溉因子、土壤物理因子和土层深度对土壤盐渍化的影响。结果表明:(1)各层土壤的全盐量(TS)介于115.5-4945.5mgkg^(-1),A、B、C、D、E和F类剖面分别有6.7%、26.7%、6.7%、20.0%、33.3%和40.0%的土层达到轻度盐化,D、E和F类剖面分别有13.3%、20.0%和20.0%的土层达到中度盐化,F类剖面有40.0%土层达到重度盐化。A、B、D和F类剖面以表聚型为主,C类剖面为底聚型,E类剖面中的剖面E1和E2为底聚型,E3为表聚型;(2)土壤pH介于7.49-9.31,钠吸附比(SAR)介于0.67-15.28;(3)RDA分析结果显示,前两个排序轴反映了74.0%以上的土壤盐渍化特征,能清楚地表明土壤盐渍化指标与影响因子之间的关系。粉粒含量、灌溉频率、黏粒含量、灌溉定额、灌溉频率和土层深度分别是剖面A、B、C、D、E和F土壤盐渍化的最大影响因子,土壤含水率与土壤盐分具有极显著的共空间特性(P<0.01)。
范施琦张盼月杨建英白玮杰麻文章张犇李佳静
关键词:土壤盐渍化层状土壤
基于LAWSTAC模型的植物生长条件下层状土壤水盐运移的数值模拟
2023年
为研究层状土壤对水盐运移以及植被生长的影响,进一步了解植物水分的有效利用情况,以植物生长条件下的室内层状(上层为壤土,下层为河砂)一维土柱水盐运移试验为基础,利用课题组开发的层状土壤水盐运移模型(Layered soil water solute transport and crop growth model,LAWSTAC)进行了相应的模拟和分析。研究结果表明:①LAWSTAC模型可以较好的模拟入渗过程中均质壤土的水盐运移,模型相关参数可以直接用于层状土土柱的模型中。②LAWSTAC模型可以较好地模拟入渗条件下上细下粗型层状土的水盐运移情况,但是对于蒸发过程来说,由于下层河砂参数选取的误差、亦或由于目前水盐运移理论在有优先流存在的层状土中适用性不好,导致蒸发过程模拟效果不佳。③粗质土覆盖细质土能有效减小蒸发量及蒸腾量,上层粗质土对水分运动和盐分运移均有抑制作用。上粗下细型层状结构土壤的蒸发失水主要来自上层粗质土,而上细下粗型层状结构土壤的蒸发失水主要来自下层粗质土,且其累积蒸发量远大于上粗下细型层状土。因此,LAWSTAC模型可为研究自然界中土壤质地差异较大的农田的盐碱化防治以及灌溉水的高效利用提供数据支持。
李睿冉刘思岐刘旭王均香宋增伟
关键词:均质土蒸散发数值模拟
地下水浅埋区层状土壤结构对包气带硝态氮累积和淋失的影响被引量:4
2023年
农业过量施肥造成包气带硝态氮(NO_(3)^(-)-N)累积与地下水NO_(3)^(-)-N污染加剧,明确非均质层状土壤结构对NO_(3)^(-)-N迁移过程的影响对防止地下水硝酸盐污染具有重要意义。华北低平原区非均质层状土壤结构分布广泛,地下水埋藏浅,NO_(3)^(-)-N淋滤路径短,是地下水污染的敏感区域。本研究选择位于河北省沧州市南皮县的3个非均质层状土壤结构剖面(P1:含多个薄黏壤土夹层的无施肥草地;P2:含多个薄黏壤土夹层的农田;P3:含140 cm厚黏壤土夹层的农田)和1个对照剖面(P4:相对均质的粉壤土农田),研究层状土壤结构以及农业施肥对包气带NO_(3)^(-)-N累积与淋失规律的影响。结果表明,NO_(3)^(-)-N累积分布层位与黏壤土层深度和厚度相关,3个非均质层状土壤剖面NO_(3)^(-)-N含量均高于相对均质粉壤土剖面,且非均质农田中P3剖面NO_(3)^(-)-N含量峰值(238 mg∙L^(-1))和累积层厚度(100~250 cm)均最大。2018年雨季8—9月含黏壤土夹层剖面NO_(3)^(-)-N淋失量:P3(319.2 kg∙hm^(-2))层状沉积结构和地下水浅埋深的影响,P2浅层地下水NO_(3)^(-)-N浓度的超标率与平均增长速率(93%和2.14 mg∙L^(-1)∙d^(-1))显著高于P4(21%和0.53 mg∙L^(-1)∙d^(-1))(P<0.05)。研究明确了层状土壤剖面对NO_(3)^(-)-N运移具有阻滞作用且黏壤土夹层越厚阻滞作用越强,地下水NO_(3)^(-)-N浓度受包气带层状土壤结构和地下水埋深二者的综合控制。研究结果可为地下水浅埋区地下水硝酸盐污染防治提供科学依据。
王士军田路遥刘丙霞
关键词:硝态氮河北低平原
层状土壤地震超表面对地震波的衰减性能
2023年
针对低频瑞利表面波,利用周期结构的带隙特性,设计了层状土壤上地震超表面波屏障。通过理论推导和有限元方法获得并比较了地震超表面中垂直谐振器的表面波频散关系,揭示了谐振器与瑞利波的耦合机理。此外,研究了有限长度超表面的衰减特性和力学行为,讨论了谐振器质量和超表面长度对表面波衰减性能的影响。在此基础上设计了频率递减的梯度地震超表面,并进行了频域和时域分析。结果表明:有限元模型的数值解与解析解吻合较好,一阶表面模式在共振时会与谐振器发生强耦合,其余的高阶表面模式会穿过均匀介质中存在的表面波带隙;有限长度超表面在谐振频率处可以显著减小输出表面的地震动;合理增加谐振器质量或超表面长度可以实现表面波宽带衰减;梯度地震超表面拥有更宽的衰减区和更显著的衰减效应。
陈昌强赵春风曾超王波
关键词:瑞利波
盐水入渗和有植物条件下室内层状土壤水盐运移的研究被引量:3
2022年
自然界中的土壤大多呈层状结构,对水盐运移以及植被生长具有重要影响。为研究其影响,同时为了解植物水分的有效利用情况,进行了植物生长条件下的室内强异质层状土柱(上层为壤土,下层为河砂)水盐运移试验以及区分植物蒸腾、棵间蒸发的试验。研究结果表明:在植物生长条件下的室内强异质层状土柱水盐运移试验的入渗中,当盐水入渗到两层变化边界时会出现短暂的停滞,下层河砂有一定的减渗作用,但由于指流的存在,体积含水率的变化波动较大。盐分随水分的运动而运移,下层河砂中盐分运移受水流影响,对流占主导作用。蒸发过程中,层状土柱粗砂层有阻止水分运动的作用。在区分植物蒸腾、棵间蒸发的试验中,当蒸散发总量达到一定值时,蒸发会被抑制。研究结果为土壤盐渍化防治及盐渍土改良提供了数据支持。
李睿冉刘思岐刘旭
关键词:水盐运移植物蒸腾棵间蒸发
数值反演模型模拟层状土壤水力性质被引量:2
2021年
土壤水力性质主要包括土壤水力传导率和水分特征曲线,是进行土壤水分运动数值模拟必不可少的基础数据。自然界中的土壤大都呈层状分布,模拟中涉及的水力性质参数较均质土壤更多。通过室内土柱入渗试验,利用Hydrus-1D软件对垂向一维水分运动进行数值模拟,以入渗过程中不同实测变量(累积入渗量、压力水头及二者组合)为目标函数开展数值反演,优化得到各层土壤水力性质。根据决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、变异系数(CVs)、优化参数相关矩阵及优化参数标准误差等评价指标,探讨了不同测定变量对解非唯一性、准确性等的影响。结果表明,目标函数仅含有累积入渗量时,虽然反演模拟值与实测值符合度较高,R^(2)达到0.999,RMSE小于0.00562 cm,但用压力水头实测值验证参数准确性,效果较差,R^(2)最高仅为0.338,RMSE小于0.0965cm。使用压力水头作为目标函数进行参数优化求解时,拟合度R^(2)达到0.855以上,RMSE小于0.0384 cm;用累计入渗量实测值进行验证,效果较好,R^(2)可达到0.99以上,RMSE小于0.03856 cm。累积入渗量和压力水头联合反演求土壤水力性质拟合度较高,R^(2)达到0.905以上,RMSE小于0.0354 cm。虽然累积入渗量和压力水头联合反演时R^(2)和RMSE指标次于累积入渗量,但累积入渗量和压力水头联合反演可以一定程度降低优化参数的相关性和标准误差,从而降低解的非唯一性,提高解的准确性。以上结论可为层状土壤瞬态流试验反演参数过程中,测量变量的选取提供科学依据。
周晓冰栾永霞林青徐绍辉
关键词:数值反演层状土壤土壤水力性质
生猪养殖废水灌溉层状土壤水分及养分运移特征研究
随着我国畜禽养殖业集约化迅猛发展,畜禽养殖粪污水排放量急剧增长,由此引起的农业面源污染环境问题日益突出,粪污水还田利用已成为解决当前养殖废弃物资源化利用的重要途径。合理管控养殖废水还田过程,明晰养殖废水灌溉复杂土体构型下...
罗丽澎
关键词:养殖废水层状土壤水分入渗养分运移

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李久生
作品数:215被引量:1,441H指数:27
供职机构:中国水利水电科学研究院
研究主题:滴灌 喷灌 施肥灌溉 灌溉 地下滴灌
张建丰
作品数:240被引量:1,924H指数:26
供职机构:西安理工大学水利水电学院
研究主题:入渗 土壤 土壤含水量 黄土 土壤水分
史文娟
作品数:78被引量:773H指数:20
供职机构:西安理工大学
研究主题:入渗 膜下滴灌 盐碱地 蒸发条件 潜水蒸发
刘玉春
作品数:92被引量:291H指数:10
供职机构:河北农业大学
研究主题:地下滴灌 氮 棉花 毛管埋深 层状土壤
马英杰
作品数:246被引量:1,134H指数:17
供职机构:新疆农业大学水利与土木工程学院
研究主题:滴灌 干旱区 灌水定额 核桃树 滴灌条件