非饱和带

摘要： 以某医药原料遗留污染地块的氯化钠沉淀池泄漏为例,利用Hydrus-1D软件建立了非饱和水分和溶质运移模型,模拟砷在非饱和带的运移范围及迁移趋势。结果表明:砷在35 d后运移至潜水面,1241 d达到稳定。当前非饱和带对砷的截污能力较差,且截污能力不随着污染源强的变化而变化,但非饱和带土层性质会显著影响截污能力。

摘要： 非饱和带属于地球关键带,与人类生存环境及安全健康关系密切,而CO2对生态环境及全球气候变化的影响至关重要.为了探索高浓度CO2入侵非饱和带对生态环境可能带来的风险,基于长安大学水与环境原位试验场CO2试验平台,向种植有5种典型植物(黑麦草、小麦、玉米、豌豆和苋菜)的土壤中长期注入浓度为5％、10％和15％的CO2气体,评估CO2入侵对植物和土壤的潜在影响.对表生植物及土壤样品(深度为20～30cm)的理化性质分析表明:高浓度CO2明显抑制了植物的生长,会导致植株高度、叶片数和果实重量下降;土壤矿相和理化性质也有微小变化,表现为土壤pH值的变化以及氮、有效钾、有效磷等的减少.通过分析植物的光合作用、渗透调节作用以及抗氧化系统的变化,不同的植物对CO2胁迫表现出不同且复杂的响应,总体上C3单子叶植物黑麦草和C4单子叶植物玉米显示出比其他植物更高的敏感性,表明它们有潜力作为评估CO2生态影响的指示植物.

摘要： 包气带作为防止地下水硝酸盐污染的天然屏障,其反硝化效果通常受到碳源的限制.针对地下水硝酸盐污染防治技术现状,本文采用Ca(OH)2处理的玉米芯作为反硝化的碳源材料,构建包气带强化反应层,用响应曲面法研究硝酸盐浓度、含水量和温度的交互作用对脱氮性能影响,并用硝态氮去除率、亚硝态氮累积、pH值变化以及溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)淋失通量综合评价脱氮性能,最后采用高通量测序揭示脱氮层中微生物变化.研究结果表明:温度、含水量以及温度和含水量交互作用对硝态氮去除率影响显著,其中温度是反硝化过程中最关键的因素;系统运行74天后,硝态氮去除率达到50％,亚硝态氮累积量(以N计)大多低于3 mg/L,pH值维持在7.0左右,DOC淋失通量(以C计)介于0.1～0.2 mg/(cm2·d);高通量测序发现,脱氮层中微生物的丰富度降低,而与反硝化和碳分解有关的微生物相对丰度提高,在碳源的刺激下微生物向有利于脱氮的方向演变.

摘要： 针对非饱和带中油类污染物时空分布的研究,室内实验很难定量分析运移机理,野外检测成本高且破坏地层.数值模拟法作为一种应用广且成熟的方法,可以用来分析油类污染物在非饱和带中的运移规律.为了研究单井抽提及原位冲洗修复时,含单裂隙非饱和带中轻非水相流体(Light non-aqueous phase liquids,LNAPL)的时空变化规律,建立了数值模型,分析不同条件下LNAPL的修复效果及时空变化规律.模拟结果发现,LNAPL注入时优先流入裂隙,停止注入时优先流出裂隙.单井抽提修复模拟表明,抽提流量越大,修复效率越高.原位冲洗技术能有效补充地下水,防止产生新的环境问题;注水井起到“冲洗”及稀释污染物的作用,模拟最优方案修复面积达到96％,修复率达到75％,LNAPL饱和度控制在约0.05;对比分析发现,注水井布设在污染物范围的上边界时修复效果最好,能有效“冲洗”污染物并携带至抽提井中抽出地表.该研究为受轻油污染的土壤及地下水修复提供了科学的理论依据及有效的评估方法.

摘要： 近年来石油类污染在土壤和地下水环境中日益严重,由于天然及人为因素导致的地下水水位波动会造成污染物的二次迁移,扩大污染范围,因此探究水位波动对污染物迁移的影响刻不容缓.以柴油为例,利用二维模拟槽模拟柴油在地下水水位波动带中的迁移情况,通过控制水位升降模拟地下水水位波动,研究柴油透镜体的位置、模拟槽内柴油一水～气体饱和度随水位波动的变化,分析地下水水位波动对石油类污染物在地下水非饱和带中迁移的影响.结果表明:当水位向下波动时,油相可驱替水向下迁移,透镜体位置下移,迁移的过程中部分油相被介质吸附形成残余相,导致残余相柴油的污染范围增大;而当水位向上波动时,水可驱替油相向上迁移,透镜体位置上移,迁移的过程中部分油相溶解,导致溶解相柴油的污染范围的增大.该研究可为实际污染场地的修复提供理论支撑.

摘要： 西南岩溶区固废填埋场选址问题成为制约区域经济发展的关键因素,而在项目选址过程中,如何平衡项目建设成本及地下水环境保护成本是项目选址的关键.因此,本文以云南岩溶区某垃圾填埋场项目选址地下水污染评估为例,通过详细开展水文地质调查及勘察,在查明拟建项目区水文地质条件的基础上,应用解析法开展地下水污染风险分析及预测.研究结果表明,上覆红粘土及巨厚非饱和带岩溶含水层对特征污染物迁移扩散具有较大的阻滞及延迟作用.

摘要： 开展不同水位埋深条件下的地中渗透仪入渗实验,分析包气带温度场变化规律及其控制因素,进而采用多层介质热传导解析方程评价入渗补给速率,探讨了温度示踪法评价包气带人渗补给问题的适用性.结果 表明:气温控制包气带温度场整体特征,其对温度场的影响随深度增加逐渐减弱.水位埋深影响土壤含水率,控制包气带介质比热,决定了温度场波动性.灌水改变介质热导率从而影响包气带温度场;灌水量小且灌水温差小,灌水本身的热状态对温度场的影响可以忽略.水位埋深浅时,基于多层介质热传导解析方程的入渗补给速率评价结果更为准确,旱季相对雨季,评价结果准确性整体更高;浅部包气带含水率波动性强是造成评价误差的重要原因,选取更短的评价周期和更深的计算剖面可相对提高评价结果准确性.含水率在时间尺度上的波动是温度示踪法在非饱和带应用的难点及关键.

摘要： 胶体对土壤和地下水中污染物运移行为具有显著影响,同时在土壤和地下水污染修复中发挥重要的作用,胶体运移过程一直是近些年的环境领域的研究热点.由于胶体粒径的特殊性,其在地下环境中的运移过程非常复杂,涵括了胶体的运移(transport)、附着(attachment)、分离(detachment)、阻塞(straining)、释放(release)、聚集(aggregation)、沉降(sedimentation)等过程.本文就胶体在土壤饱和带与非饱和带中的运移行为与过程、机理及影响因素等方面的研究进展进行简要回顾,旨在加深对胶体在地下环境中运移过程的理解和认识,有助于土壤与地下水污染的修复.

摘要： 近40年来,华北平原浅层地下水被超量开采,非饱和带逐渐增厚.在该区域研究降水入渗补给速率有利于浅层地下水资源的可持续利用.在华北平原北易水河下游干河床上施工深度为6m和4.5m的两个钻孔.综合非饱和带土壤机械组成、土壤含水量、土壤水Cl-和δ18O剖面,结合研究区历史气象资料,利用非饱和带的氯离子质量平衡法计算了降水入渗补给速率,并恢复了历史降水入渗补给速率.结果表明,降水入渗补给地下水的平均速率为3.8±0.6mm/a,约占多年平均降水量的0.7％.自1980年以来降水入渗补给地下水的速率介于2.1mm/a到7.1mm/a之间变动.补给速率最大的年份是1994年,而补给速率最小的年份是1980年.土壤水剖面的平均记录密度为7.14a/m.

摘要： 目前,真空预压研究中将加固地基均视为饱和土,这与工程实测的地基地下水位下降相矛盾.本文针对这一的现状,通过对真空泵抽水的室内模拟试验和真空预压工程中实测现象进行分析,得出不同外界条件下真空吸力可引起水、空气或气液两相对流:(1) 真空预压工程中射流泵提供的真空吸力引起地基中流体气液两相对流;(2) 真空预压地基存在非饱和带,真空预压工程实践中密封系统不是绝对密封的,预压地基内存在漏气,液-液气射流泵以气水两相流态抽吸地下水,导致抽真空期间地基地下水位下降;(3) 真空预压地基非饱和带类似于群井抽水地基的非饱和带,射流泵抽水量来源于地下水位下以上非饱和带土体的重力排水和地下水位以下饱和土体的弹性释水.同时,提出当前真空预压研究中,理论分析、室内模型试验与实际工程中的地基加固边界密封条件不同是产生矛盾或分歧的根源所在.

摘要： 本研究的目的是建立一种简单实用的上游式尾矿坝非饱和带滞水曲线的数学模型。研究方法采用拟合法。在揭示了硬岩尾矿砂的沉积距离与含水率、孔隙比等之间关系的基础上，建立了一种arctanx的函数，用来表征含水率θ与基质吸力ψ的关系。将本模型应用于降雨入渗条件下饱和-非饱和渗流场分析，结果表明，数学模型与实验数据，具有明显的一致性。研究表明：该数学模型函数简单，适用于上游式尾矿坝。

摘要： 针对上游式尾矿坝的尾矿沉积的特点,在研究尾矿砂的含水率和孔隙比与沉积距离之间关系的基础上,建立了尾矿坝非饱和带持水曲线的数学模型,并将本模型成功地应用于饱和-非饱和渗流场分析和尾矿坝边坡的稳定性计算,取得了良好的效果.本研究的数学模型函数简单,可逆性强,实用性好,值得进一步推广应用.

摘要： 真空预压处理深厚软黏土时,其固结方式以水平固结为主,加固深度能达到塑料排水板的打设深度范围.分析刚性密封膜真空预压的实际地基应力变化,证明刚性膜真空预压跟柔性膜真空预压没有本质的不同,同样可以完成排水固结.同时现场试验验证了真空预压中汽化排水量很小.最后指出真空预压射流泵连接管内的脉冲流实际是真空+水,并非气水混合物,真空预压期间不会形成新的非饱和带.

摘要： 本申请提供了一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法、装置及电子设备，方法包括：给定目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，分别作为当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：获取水位随时间变化的实测动态数值及模拟动态数值；计算拟合误差；以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内渗透系数的局部较优解；确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为渗透系数的最优解。该方法可以在钻孔的过程中开展实验，对土体扰动小；方法易操作，成本低，结果可靠。

摘要： 本发明公开了一种模拟非饱和带瞬态流‑稳态流转化机理的试验装置及方法，包括用于模拟土体的敞口玻璃瓶以及设置在其上方的供水装置，供水装置底部设置有出口正对玻璃瓶顶部的出水管，出水管上设置流速控制阀门；玻璃瓶底部开设玻璃瓶出水口，玻璃瓶出水口设置有橡皮塞；供水装置底部还设置有一排水管和进水水管，排水管顶端伸入供水装置容腔内，进水管连接在水闸与供水装置之间；将水在非饱和土中的流动概化为在重力作用下水在垂向排列的开孔容器中流动的一维流模型，利用水量平衡原理和伯努利方程，进行水力计算和推导，得到任意时刻任意容器单元的流速和水位关系，并通过试验对该模型进行了验证，结果符合理论设想，也符合非饱和土渗流规律。

摘要： 本发明涉及一种非饱和带土壤水分消耗特性的评价方法，包括：构建非饱和带土壤水分子系统的动态转化模型；区域非饱和带土壤水循环模拟；水文模型与遥感反演土壤水分蒸发蒸腾的数据同化；确定蒸发蒸腾结构；进行土壤水分消耗特性定量评价。本发明利用基于子流域空间离散的耦合地表地下水循环模型的非饱和带土壤水分动态转化模型，以此为基础给出的土壤水分的消耗特性的定量评估方法，能够实现在大空间尺度流域或区域土壤水分的定量模拟和消耗特性的定量评估。结合土地利用的消耗特性评价理论，有利于指导土壤水分合理利用。本发明所述技术方法通用，易于推广应用。

摘要： 本发明涉及一种污染土柱试验用非饱和带气体多点瞬时同步采样装置，该装置包括抽气筒、三向针头系统、联动板；抽气筒包括活塞柄(1)、空筒(3)、位于该活塞柄(1)和空筒(3)之间的活塞轴(2)、位于空筒(3)左侧且与活塞轴(2)连接的活塞(4)和位于空筒(3)左侧外周的乳头板(5)；三向针头系统自上而下依次包括活性炭柱(6)、与活性炭柱(6)连接的接头转换管(7)、与接头转换管(7)连接的排气阀(8)、与排气阀(8)连接的四向接头(9)、与四向接头(9)连接的集气阀(13)。本发明利用三向取样针和联动板实现了一种适用于有机污染土室内土工试验的气体联动采样装置。

摘要： 本申请提供了一种深层非饱和带岩土渗透系数的确定方法、装置及电子设备，方法包括：给定目标岩层的初始渗透系数、初始退火温度，分别作为当前最优解和当前退火温度，执行以下求解过程：获取水位随时间变化的实测动态数值及模拟动态数值；计算拟合误差；以拟合误差为目标优化函数，确定指定迭代次数内渗透系数的局部较优解；确定下一个退火温度；以下一个退火温度更新当前退火温度，比较局部较优解和当前最优解分别对应的目标优化函数的值来决定是否以局部较优解更新当前最优解，直到当前退火温度小于预设温度阈值，将当前最优解确定为渗透系数的最优解。该方法可以在钻孔的过程中开展实验，对土体扰动小；方法易操作，成本低，结果可靠。

摘要： 本发明属于水文地质技术领域，具体公开一种非饱和带地下水形成演化规律的动态淋滤实验的装置及方法，该装置包括供水水箱、出液阀门、出液管、喷淋、有机玻璃实验柱、固体样品取样口、过滤层、液体样品取样阀门、有机玻璃底柱、循环水箱、蠕动泵和实验台架，该方法对不同位置固体样品进行分别进行循环淋滤实验、普通淋滤实验，分别动态模拟大气水或地表水入渗非饱和带后，在侧向径、垂向流过程中与非饱和带岩层之间的水岩相互作用，研究非饱和带地下水的形成机理。本发明能够通过开展循环淋滤实验和普通淋滤实验，分别对非饱和带地下水的侧向径流和垂向入渗进行研究，更加全面地掌握非饱和带地下水形成演化规律。

摘要： 本发明属于水文地质技术领域，具体公开一种适用于戈壁荒漠地区非饱和带地下水形成机理实验的方法，该方法如下：步骤1、收集研究区资料，选择代表研究区沉积物的典型位置，并在典型位置采集固体样品；步骤2、将上述采集的固体样品进行分析；步骤3、对采集分析后的不同位置固体样品进行室内水岩作用实验，得到液固比样品，来模拟大气降水或地表水入渗非饱和带时与第四系松散沉积物之间的水岩相互作用过程；步骤4、采集水岩作用反应后的液固比样品，进行检测，根据检测结果分析，完成戈壁荒漠地区非饱和带地下水的形成机理实验。本发明的方法能够通过开展室内水岩作用实验，为戈壁荒漠地区非饱和带地下水的形成提供定量依据。

摘要： 本发明涉及地质勘测和岩土工程领域，具体提供一种监测裂隙岩体非饱和带水汽运移规律的方法，包括以下步骤：S1选取目标监测裂隙岩体、S2设置监测孔、S3测量每个监测孔内的温度和相对湿度、S4计算监测孔内的蒸气压和S5数据分析。本发明的一种监测裂隙岩体非饱和带水汽运移规律的方法具有野外操作方便，监测结果精确等优点，可广泛应用于对各裂隙岩体其内非饱和带水汽运移规律的监测。

摘要： 一测试非饱和带与饱和带压力连续变化的装置，包括下部为带孔圆形板的沙土容器，右侧设置一组陶土管，带孔圆形板的上部为致密的圆形丝网，每个陶土管通过一测压连接管与测压板上对应的测压管连接，测压管的底端口放置在一装有水银的小瓶中，砂土容器的下部与小圆柱连接，小圆柱通过连接管分别与加水容器及计量量筒相连，连接管上设置第一、二、三阀门开关，第一、二、三阀门开关分别设在砂土容器与加水容器之间、砂土容器与量筒之间，及连接管的进水端与砂土容器之间，实验的时间通过计时器进行记录。本实用新型的优点是：在非饱和与饱和砂土层下随着其内部水位的变化能够得出二者之间压力的连续变化过程，并间接判断其中含水率的变化。

摘要： 本实用新型公开了一种模拟非饱和带瞬态流‑稳态流转化机理的试验装置，包括用于模拟土体的敞口玻璃瓶以及设置在其上方的供水装置，供水装置底部设置有出口正对玻璃瓶顶部的出水管，出水管上设置流速控制阀门；玻璃瓶底部开设玻璃瓶出水口，玻璃瓶出水口设置有橡皮塞；供水装置底部还设置有一排水管和进水水管，排水管顶端伸入供水装置容腔内，进水管连接在水闸与供水装置之间；将水在非饱和土中的流动概化为在重力作用下水在垂向排列的开孔容器中流动的一维流模型，利用水量平衡原理和伯努利方程，进行水力计算和推导，得到任意时刻任意容器单元的流速和水位关系，并通过试验对该模型进行了验证，结果符合理论设想，也符合非饱和土渗流规律。