压力板仪法测土-水特征曲线试验研究

非饱和土土-水特征曲线(SWCC)表示了土中含水量与吸力之间的关系。针对非饱和土干-湿循环过程中的吸力变化特征,开展试验研究。采用体积压力板仪实现非饱和土的脱湿和吸湿过程。试验成果显示:(1)土-水特征曲线是不稳定的,它与土体含水率的变化路径有关;(2)在干湿循环过程中,相同的基质吸力具有不同的含水量。     

非饱和土壤渗透系数空间不确定性对溶质运移的影响

包气带渗透系数的不确定性是影响非饱和带溶质运移的主要因素。应用贝叶斯方法对非饱和土壤渗透系数进行前处理,使用Monte-Carlo方法模拟其空间不确定性,并通过HYDRUS-1D模型对溶质运移进行数值模拟,研究包气带渗透系数的空间不确定性对溶质运移的影响。结果表明,由于包气带渗透性的不确定性使得溶质浓度分布呈现明显的不确定性,包气带内不同点的浓度值相差很大。与忽略包气带土性参数空间不确定性的模拟结果相对比,考虑包气带渗透系数不确定性的模拟结果与实际情况更加接近,更具合理性和科学性。同时,根据模拟结果,对实际工作中进行地下水数值模拟时溶质初始浓度输入值的确定提出相应建议。     

西北黄土地区现场石油污染土壤生物修复研究

通过在陕北安塞油田某废弃油井建立中试试验基地,以实验室中筛选分离得到的高效降解石油的优势菌为添加的高效菌,研究土壤石油初始浓度、营养物质和高效菌对石油降解的影响.结果表明:(1)在各土壤石油初始浓度下,石油降解率总体均随降解时间的延长而升高.在土壤石油初始质量浓度为15.34 g/kg下,72 d时石油降解率为47.8...     

循环荷载对饱和黄土动剪模量的影响研究

利用装有压电陶瓷弯曲元的双向振动三轴仪对饱和黄土进行了循环荷载试验,并根据静力固结条件下黄土的动剪模量发展规律建立了基于哈定方程的拟合曲线;将循环荷载作用下的动剪模量与静力固结下的动剪模量进行了对比研究,并根据轴向应变的发展规律,确定了以上2种条件下动剪模量产生差异的原因:试样结构性破坏,土颗粒重排列,土体具有很高的敏感性。对于振动过程中的暂停对试验的影响进行了研究,认为由于暂停时间很短,可以忽略这种影响。在振动结束后,对试样在原压力下重新进行固结,结果表明,固结完成后,试样的动剪模量增大,且增大幅度随着密度的增加而变小。     

考虑非饱和特性的黄土湿陷性与微观结构分析

利用扫描电子显微镜测试技术对3个场地16个土样的微观结构进行观测,并使用图像处理软件对微观图像进行处理、对土样孔隙的几何特征参数和分维数进行了提取,土样孔隙分布分维数为1.816~1.936。利用分形几何学原理建立非饱和土的孔隙分布函数,对天然湿度下黄土中水分分布进行分析,运用回归分析的方法对孔隙的分维数、非饱和孔隙孔隙率和湿陷性的关系进行了分析。结果表明:孔隙分维数越大,孔隙结构越复杂;天然湿度下处于非饱和状态的黄土孔隙孔径均大于40μm,黄土的湿陷系数随着孔隙分维数、非饱和孔隙孔隙率的增大而增大,非饱和孔隙是造成黄土湿陷的主要原因。     

公路黄土路堑高边坡植物防护研究

首先根据大量现场调查资料,归纳出了黄土路堑高边坡的8类地质结构模型和坡面破坏类型;再根据公路工程地质分区,并结合边坡地质结构模型,提出了黄土地区公路路堑高边坡植物防护的基本原则;最后,在保证边坡整体稳定的合理坡型的基础上,提出了公路黄土路堑高边坡植物防护技术方案。     

Leaching-induced migration and compositional form change of Cu,Zn, and Cd from sludge to loess

Land utilization of sewage sludge has become one of the major issues in environmental mitigation in China. This is particularly important in the Loess Plateau of Northwest China. Sludge enriched with organic matter and nutrients might effectively help to resolve the problems of silty loess soils as evidenced by porosity defect, structural alterations and absence of fertility. After sludge flows into the loess, irrigation water contains heavy metals that leach and migrate into sludge and consequently related human health risks may occur that raise concerns; and this situation needs to be rectified. The characteristics of the vertical migration and composition form change of Cu, Zn, and Cd from composted sludge to loess, and corresponding influencing factors, were investigated by performing a soil column simulation test under the leaching treatment of a one-year irrigation water capacity. Results demonstrated that: (1) composted sludge significantly improved loess fertility, and irrigation leaching transported only a small quantity of organic matter in sludge in the plough layer; (2) although some of the Cu, Zn, and Cd in composted sludge migrated to and concentrated in the middle and upper layers of the soil column during leaching, these metals were mostly retained in the plough layer; and (3) after the leaching treatment of the one-year irrigation water capacity, the compositions of Cu, Zn, and Cd (particularly Cu and Zn) in both plough layer and loess began to stabilize with low concentrations in the exudate. These findings confirmed the applicability of composted sludge in loess regions. This study provided a new insight into the sludge reuse in alkaline soils in arid and semi-arid region.     

黄土残塬区不同种植类型下耕地土壤肥力与经济效益耦合关系研究

塬地农田作为黄土高原地区发展种植业的最佳区域,近年来由于人类对农业种植类型的不合理选择,使得该区域土壤保肥持水的水平降低,且已对作物生长及农业经济发展产生严重威胁,故本文旨在研究该区域不同种植类型下耕地土壤肥力和经济效益耦合关系,从而选取合适的种植类型。本研究选取晋西南塬地4种典型样地类型（玉米、棉花、马铃薯、荒地）为研究对象,对2019年、2020年全生育期（3—10月）土壤肥力及产值产量进行测定,基于实验数据采用耦合协调度模型综合分析各作物种植下肥力、经济效益状况及耦合协调度。结果表明：（1）不同种植类型下土壤肥力有显著差异,其中马铃薯种植下土壤肥力最高;（2）不同生育期土壤肥力变化有异,除土壤含水量外各肥力指标在快速发育期含量最高而生长中期显著降低,土壤含水量在快速发育期含量最低;（3）各土壤肥力指标含量在20—40 cm土层较高,土壤含水量在0—20 cm土层含量较低;（4）各种植类型下经济效益排序为棉花＞马铃薯＞玉米＞荒地,其中棉花经济效益分别为马铃薯、玉米和荒地的1.17倍、1.36倍和3.40倍;（5）马铃薯种植下耦合协调度最高,棉花和玉米次之,荒地最低。综上,马铃薯种植对肥力改善具有重要意义,而以经济创收为目的的优势种植类型为棉花。农业的可持续发展要求经济创收和地力保护相协调,本研究表明马铃薯为晋西南黄土残塬区兼顾经济增长和农业环境保护的最佳种植类型,应积极推广种植。以上各作物类型种植下在快速发育期应及时灌溉以减小水分对肥力改善和作物产量的限制。该研究对黄土残塬区耕地种植类型的合理选择、科学施灌及促进农业可持续发展等具有重要意义。     

Modeling Flow Through a One-Dimensional Multi-Layered Soil Profile Using the Method of Lines

The vertical flow of water through horizontal layers of soil is considered using the Method of Lines. Continuity of mass principles are used to develop the interface boundary conditions, by introducing fictitious points at the interface, and the boundary conditions are handled using explicit and iterative approximations. Both the pressure based, and the water content based forms of Richards' equation are solved using the Method of Lines. The solutions obtained are compared with some particular analytic solutions obtained from the literature, and the results show that good accuracy can be achieved. It is also shown that the water content model can handle a large discontinuity at the interface when compared against the analytical solution. This result is also confirmed against a numerical example from the literature, and was effective for relatively dry initial conditions.     

黄土丘陵沟壑区生态风险时空动态及其风险分区—以陕西省米脂县为例

目前,黄土丘陵沟壑区等生态脆弱区生态风险评估已成为地理学与生态学应对生态系统管理的研究热点之一。以黄土丘陵沟壑区米脂县为研究区,构建“风险概率—敏感性—损失度”（PSI）的三维评价框架,并以子流域为评价单元进行数据整合,分析了米脂县2009-2015年准则层与综合生态风险的时空分异及其重心转移,并基于风险主导因子给出米脂县风险防范分区及降险对策。结果如下：（1）2009-2015年风险概率分别为49.93%、52.92%,有上升趋势;生境敏感性分别为0.61、0.60,下降了1.6%,生境质量趋好;损失度分别为0.42、0.46,损失度增加。（2）生态风险呈现中间高南北低的空间分布;研究期间生态风险值分别为0.14、0.15,风险有所升高;风险重心向西南转移跃入银州川道且风险演化主体方向为西北—东南走向。（3）风险预警区、生态恢复区、预警恢复兼顾区、自然调控区面积占比分别为7.53%、6.57%、23.86%、62.04%。基于风险主导因子的风险防范分区可有效进行风险消解,促进区域生境的可持续。