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单桩式海上风机基频计算方法及参数分析
1
作者 余云燕 候浩胜 孔嘉乐 《地震工程学报》 北大核心 2025年第2期281-288,共8页
海上风机结构体系属于动力敏感型结构,参数变化易对系统基频产生影响。系统基频是海上风机结构与基础设计的关键,精确计算系统基频具有非常重要的工程意义。文章基于Euler-Bernoulli梁理论,考虑桩-土相互作用、水体附加质量和塔筒变截... 海上风机结构体系属于动力敏感型结构,参数变化易对系统基频产生影响。系统基频是海上风机结构与基础设计的关键,精确计算系统基频具有非常重要的工程意义。文章基于Euler-Bernoulli梁理论,考虑桩-土相互作用、水体附加质量和塔筒变截面特性,采用回传射线矩阵法建立单桩式海上风机系统横向基频计算方法。利用实际工程验证该方法的精确性和有效性,并对系统基频偏移因素进行综合分析。分析表明,桩-土相互作用、水体附加质量和塔筒变截面特性对系统基频影响显著;系统基频对参数的敏感性为:桩基埋深>桩径>地基土模量>上部质量>海水深度>桩基壁厚;桩基埋深、桩径、地基土模量和桩基壁厚存在临界值,超过该值后参数变化对系统基频基本无影响。文章在一定程度上揭示了系统基频偏移因素影响规律,可为风机的结构和基础设计提供参考。 展开更多
关键词 海上风机 单桩基础 自振频率 水-桩-土相互作用 参数分析
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河套灌区典型夹砂层农田水分通量模拟与灌溉制度优化 被引量：1
2
作者 孙伟 史海滨 +3 位作者 李仙岳 苗庆丰 冯壮壮 苏海涛 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期639-652,共14页
为揭示不同灌溉制度下河套灌区典型夹砂层农田水分运移机制,在砂层埋深大于40 cm农田设置高水(W1)、中水(W2)、低水(W3)3个灌水水平,高氮(F1)、中氮(F2)、低氮(F3)3个施氮水平,观测土壤含水率,基于田间试验结果,利用HYDRUS-1D模型对典... 为揭示不同灌溉制度下河套灌区典型夹砂层农田水分运移机制,在砂层埋深大于40 cm农田设置高水(W1)、中水(W2)、低水(W3)3个灌水水平,高氮(F1)、中氮(F2)、低氮(F3)3个施氮水平,观测土壤含水率,基于田间试验结果,利用HYDRUS-1D模型对典型夹砂层农田土壤水分运移过程进行模拟,分析了不同砂层埋深及不同灌溉制度对根区土壤水分通量与玉米根系吸水量的影响规律。结果表明:根区土壤水分渗漏损失量随砂层埋深增加而减小,可提高根系对砂层以上根区水分的利用。随灌水量增加,根区土壤水分渗漏的减少效果更加明显。当砂层埋深为20~40 cm时,砂层上边界土壤水分向下迁移量占灌水量的12.39%~98.19%;当砂层埋深大于40 cm时,土壤水分向下迁移量降为灌水量的2.73%~7.00%,水分有效利用率显著提高。根系受到的最大水分亏缺发生在第2次灌水后至第3次灌水前,占总亏缺量的56.04%~68.56%,拔节期至第1次灌水的水分亏缺最小。根系受到的总水分亏缺量随砂层埋深增加而逐渐降低,砂层埋深越深,水分亏缺量越低,与砂层埋深20~40 cm相比,根系受到的总水分亏缺量降低10.76%~45.63%。不同生育阶段根系受到的最大水分胁迫均在砂层埋深20~40 cm,随砂层埋深增加,水分亏缺量逐渐降低,最大降幅达82.61%。综合考虑夹砂层土壤水分迁移、根系受到的水分亏缺,建议在夹砂层土壤农田春玉米灌溉时根据砂层分布因地制宜定灌溉制度,砂层埋深20~40 cm,推荐春玉米在生育期灌溉定额为189~216 mm,砂层埋深40~60 cm,推荐灌溉定额为243~270 mm,砂层埋深大于60 cm,推荐灌溉定额为216~270 mm。研究结果可为河套灌区典型夹砂层土壤农田水分高效利用与灌溉制度制定提供理论依据。 展开更多
关键词 夹砂层农田 土壤水分运移 根系胁迫 HYDRUS-1D模型 灌溉制度
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土壤冻融过程中的水热参数化方案研究进展 被引量：1
3
作者 侯雅 李伟平 左金清 《高原气象》 北大核心 2025年第1期1-15,共15页
冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分,其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程,并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此,研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要... 冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分,其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程,并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此,研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要的科学意义。本文回顾了土壤中的砾石、有机质对土壤冻融过程的影响及物理机制,总结了土壤冻融过程中水热参数化的相关研究成果,包括土壤导热率和水力学参数的计算、水热耦合方案以及冻融锋面计算方案等。相对于普通的矿物质土粒而言,砾石具有高导热率和低热容,有机质具有低导热率和高热容,他们对热量在土壤中的传输及土壤温度垂直分布有不同的影响。另外,砾石和有机质的存在改变了土壤孔隙度、土壤基质毛细作用与吸附作用,进而影响水分在土壤中的传输过程和垂直分布。已有研究表明:(1)当前大部分数值模式中土壤导热率采用Johansen方案及其派生方案进行计算,其中Balland-Arp方案考虑了砾石和有机质对土壤导热率的影响,该方案更好地刻画了土壤冻融过程中土壤导热率变化的连续性;综合考虑热-水-变形相互作用的导热率参数化方案可以较好地刻画土壤冻融过程中的水热耦合和土体冻胀的作用,对相变过程中土壤导热率变化特征的模拟更符合实际观测。(2)过冷水参数化方案刻画了土壤液态水在0℃以下存在的事实;相变温度方案描述了土壤相变温度低于0℃且不固定的事实;导水阻抗方案考虑了土壤冻结对土壤水分下渗的阻抗作用,改善了对冻土区水文过程的模拟效果。(3)土壤冻融过程伴随着水分的相变和能量的转化,水热耦合方案的发展能够较好地刻画土壤中热力-水文过程的协同变化特征,细化了对冻融过程中水分和能量相互作用的复杂物理机制的描述。(4)等温框架的数值模式通过模拟每层土壤中间深度的冻融过程代表该模式分层的整体特征,导致对冻融深度的严重高估或低估,尤其是对厚度较大的模式深层土壤,冻融锋面计算方案的提出和应用减小了这种模拟偏差。目前土壤冻融参数化方案的不足之处包括:绝大多数数值模式没有考虑土壤盐分导致土壤水的冰点降低这一事实;虽然大部分数值模式考虑了土壤有机质对土壤水、热传输的影响,但是模式中对土壤有机质含量及垂直分布的考虑与植被根系的生长状态脱节;模式模拟的土壤深度不足并且下边界通量为零的假定不符合实际情况。发展土壤溶质传输参数化方案以模拟盐分的分布、刻画植被根系生长过程和土壤有机质的分布特征、考虑深层土壤对浅层的热力学影响并完善数值模式中的下边界条件,这些是未来陆面模式改进土壤冻融过程模拟的可能方向。 展开更多
关键词 土壤冻融过程 参数化方案 土壤导热率 土壤水文参数 冻融锋 水热耦合
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土壤质地和滴头流量对地下滴灌土壤水分运移特征的影响 被引量：1
4
作者 贾明磊 魏飒 +2 位作者 刘帆 张玉翠 沈彦俊 《中国生态农业学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期749-758,共10页
地下滴灌是一种局部灌溉方式,灌溉水经由滴头在土壤中形成湿润体的过程对作物生长用水至关重要。根据土壤质地、滴头流量和土壤含水率等因素选择适宜的灌溉参数,能够避免灌溉过量或不足。本研究以壤土、砂土和黏土3种质地土壤为研究对象... 地下滴灌是一种局部灌溉方式,灌溉水经由滴头在土壤中形成湿润体的过程对作物生长用水至关重要。根据土壤质地、滴头流量和土壤含水率等因素选择适宜的灌溉参数,能够避免灌溉过量或不足。本研究以壤土、砂土和黏土3种质地土壤为研究对象,设置地下滴灌滴头埋深为30 cm,对0.39 L·h^(−1)、0.90 L·h^(−1)和1.38 L·h^(−1)流量下土壤湿润锋的变化规律进行观测。结果表明,不同土壤类型含水量变化对不同滴头流量的响应存在差异,壤土和砂土在高流量下更易形成规律的湿润体,而黏土则受到滞水效应的影响,在低流量时表现出明显的滞水特性。不同土壤质地对水分运移的影响也有所不同,砂土中湿润锋垂直向下运移距离最大,但垂直向上运移距离为15~20 cm,比壤土小,运移能力较低;黏土中水分运移所受阻力最大,因此在各方向运移距离最短,但变化持续时间最长;壤土中水分运移距离在水平和垂直向下方向上均处于居中水平,垂直向上运移距离最大,说明壤土中水分向上的传输能力最强,该土壤类型相对砂土和黏土更适合30 cm左右埋深的地下滴灌。对于同一质地而言,砂土和壤土中湿润锋在3个方向的运移速率均随滴头流量的增加而增大;黏土水分湿润锋在水平和垂直向下方向运移速率随滴头流量在6%~10%之间变化,相对其他土壤质地变化程度较小,说明黏土水分湿润锋运移在这两个方向上受流量影响较小,但其垂直向上方向运移速率随滴头流量增加先降低再增加,且降低幅度远高于增加幅度,说明较低流量更有利于黏土水分向上运移。在3种土壤质地和3种滴头流量下,随着入渗时间的延长,湿润锋的运移速率总体呈逐渐减缓的趋势;随滴灌流量的增加,湿润锋在水平方向与垂直向上方向的运移距离之比相应增大,说明流量增加相对于土壤水分向上运移来说更有利于促进其水平运移能力。此外,湿润锋水平和垂直方向的运移速率与入渗时间遵循幂函数的规律。砂土垂直向上只运移到距地表10 cm左右处,壤土在3种流量条件下垂直向上运移均达到地表,黏土垂直向上只运移到距地表10.3 cm处。综上所述,不同质地土壤进行地下滴灌时,砂土的滴头埋深须在15 cm以内,流量在0.39 L·h^(−1)左右可以保证作物苗期用水的同时减少渗漏;对于壤土而言,滴头埋深可增至30 cm,流量需依据种植作物出苗时间、灌溉时间以及节水目标决定;黏土滴灌不适合深埋和深根系植物。 展开更多
关键词 地下滴灌 土壤质地 滴头流量 湿润锋 土壤水分运移规律
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含水沙土颗粒离散元接触模型参数标定及试验 被引量：2
5
作者 韩佃雷 胡锦瑞 +5 位作者 刘海瑞 任立志 周脉乐 杨启志 李博 陈学庚 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期70-78,共9页
含水沙土仿真参数标定研究的缺乏,严重制约着触土部件的理论研究。为获取不同含水率沙土的离散元仿真参数,该研究通过探究含水率对沙土颗粒间接触力学的影响,对不同含水率的沙土进行相关参数标定。以江边沙土为研究对象,借助EDEM软件中H... 含水沙土仿真参数标定研究的缺乏,严重制约着触土部件的理论研究。为获取不同含水率沙土的离散元仿真参数,该研究通过探究含水率对沙土颗粒间接触力学的影响,对不同含水率的沙土进行相关参数标定。以江边沙土为研究对象,借助EDEM软件中Hertz-Mindlin with JKR Cohesion(JKR)接触模型对4种不同含水率的沙土进行仿真参数标定,以沙土颗粒间的静摩擦因数、恢复系数、动摩擦因数及表面能为标定对象,并以沙土颗粒的仿真堆积角为响应值,基于Box-Behnken的响应面优化方法得到堆积角回归模型,发现JKR表面能对沙土堆积角有显著影响,恢复系数对含水率较高的沙土(15%和20%)的堆积角有显著影响(P<0.05),静摩擦因数和动摩擦因数对含水沙土的堆积角影响不显著(P>0.05)。通过Design-expert软件的响应面优化设计,得到仿真参数的较优值,其堆积角仿真结果与物理试验对比后误差均小于5%。为了进一步验证模型的可靠性,对承压物理试验和仿真试验侵入阻力数据进行分析,结果显示试验与仿真的阻力变化趋势基本一致,触土深度在40 mm范围内时误差小于10%;触土深度大于40 mm时,误差较大,表明触土深度较浅时该模型能够近似的代替真实沙土进行仿真模拟。可利用标定后的参数进行含水沙土与触土部件间的离散元仿真,同时也为含水土壤虚拟仿真、农业装备与土壤互作关系、触土部件性能改进优化等研究提供参数选择依据。 展开更多
关键词 含水沙土 离散元法 JKR模型 堆积角 参数标定
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陕北榆林沙区樟子松人工林蒸腾耗水动态与影响因素 被引量：1
6
作者 王炫臻 段义忠 +2 位作者 黄来明 裴艳武 王紫薇 《土壤学报》 北大核心 2025年第3期729-739,共11页
樟子松(Pinus sylvestris L.var.mongholica)是中国北方防沙带主要造林树种之一,在防风固沙、调节区域小气候和维持生态系统稳定方面发挥着至关重要的作用。明确沙区有限水资源条件下樟子松人工林蒸腾耗水动态及其影响因素可为该区人工... 樟子松(Pinus sylvestris L.var.mongholica)是中国北方防沙带主要造林树种之一,在防风固沙、调节区域小气候和维持生态系统稳定方面发挥着至关重要的作用。明确沙区有限水资源条件下樟子松人工林蒸腾耗水动态及其影响因素可为该区人工植被合理建设与可持续管理提供科学依据。本文利用热扩散式液流计、土壤水分传感器、小型气象站和地下水位自动监测仪对陕北榆林沙区樟子松林地树干液流密度、土壤含水量、气象因子和地下水位动态进行连续监测,分析樟子松人工林蒸腾耗水特征及主控因子。结果表明:(1)监测期间(2021年5月-2021年10月)樟子松树干液流密度呈现先增加后降低的趋势;晴天液流密度呈单峰曲线变化且峰值较高,而阴天和雨天液流密度变化不规律且峰值较低。(2)樟子松树干液流密度对风速和气温变化的响应最为敏感,地下水位波动次之。(3)樟子松日均蒸腾耗水量为0.67 mm·d-1,生长季总蒸腾耗水量为147 mm。饱和水汽压差、风速、温度、光合有效辐射和地下水位季节波动及其引起的土壤含水量变化是影响樟子松蒸腾耗水动态的主控因子。研究结果可为沙区水资源高效利用和固沙植被可持续管理提供理论依据。 展开更多
关键词 樟子松 树干液流 土壤含水量 地下水位 气象因子
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果树地下滴灌技术研究进展与展望 被引量：1
7
作者 裴胜钊 吕福泉 +5 位作者 邓新炜 白振涛 廖振棋 李云霞 范军亮 尹飞虎 《干旱地区农业研究》 北大核心 2025年第2期302-310,共9页
梳理了地下滴灌技术的应用进展以及地下滴灌系统的技术参数,阐明了地下滴灌条件下果园土壤水分、养分及盐分的运移特征,总结了地下滴灌对果树生长及水肥利用的影响。研究表明通过优化毛管埋深、埋设间距和灌水均匀度等技术参数能够显著... 梳理了地下滴灌技术的应用进展以及地下滴灌系统的技术参数,阐明了地下滴灌条件下果园土壤水分、养分及盐分的运移特征,总结了地下滴灌对果树生长及水肥利用的影响。研究表明通过优化毛管埋深、埋设间距和灌水均匀度等技术参数能够显著提升果树经济效益;地下滴灌对果树根区土壤水分和溶质的分布及运移规律产生显著影响,湿润锋向下运移距离大于向上运移距离,养分及盐分的时空分布主要受土壤水分分布影响;地下滴灌通过提供精量的水分和养分供应,提高水肥利用效率,减少环境污染的风险,促进果树健康生长和果实优质发展,增强果树抗逆性和对生态环境的适应性。未来应继续加强地下滴灌技术在果树上的应用,利用经验模型、作物模型或遥感技术等方法探求其节水增产机理,探索适合不同树种、气候、土壤条件的灌溉策略,以提高其应用范围。 展开更多
关键词 果树 地下滴灌 技术参数 根区土壤水分溶质运移 水肥利用效率
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坡耕地整地下农田土壤水分与团粒特征互作关系
8
作者 张详曙 陈晓冰 +4 位作者 倪晓庆 刘雍鑫 义轩 许昊 杨婷 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期163-174,共12页
土壤团粒是形成土壤结构的基础,从土壤微观角度深入分析土壤团粒与土壤水分之间的作用关系,可为进一步阐明丘陵山区坡耕地整地后土壤结构如何调控田间水肥利用提供理论支撑。该研究将染色示踪试验和扫描电镜试验相结合,利用图像解析、... 土壤团粒是形成土壤结构的基础,从土壤微观角度深入分析土壤团粒与土壤水分之间的作用关系,可为进一步阐明丘陵山区坡耕地整地后土壤结构如何调控田间水肥利用提供理论支撑。该研究将染色示踪试验和扫描电镜试验相结合,利用图像解析、统计分析等方法,探究水平、反坡2种典型整地措施(坡耕地为对照)下田间土壤团粒特征与土壤水分状况之间的互作影响。结果表明:在相同外部供水条件下,整地使田间土壤水分集中分布在0~10 cm土壤浅层空间内,显著小于坡耕地田间土壤水分分布范围,水平和反坡整地后形成的田间土壤水分运动变化程度相比坡耕地分别提高11.09%和7.14%。水平和反坡整地后的土壤团粒相较于坡耕地(平均分形维数为1.19)空间分布均匀程度更高(平均分形维数分别为1.16和1.18),整地使土壤团粒中孔隙大小组成的差异性分别降低5.81%(水平)和10.10%(反坡),且水平台田间土壤团粒中孔隙空间分布方向更复杂(概率熵为0.957 8)。水平台土壤团粒特征中的空间分布均匀化程度对其田间土壤水分空间分布和运动的影响程度最大(关联度为0.812),而反坡台和原状坡耕地的土壤团粒大小组成对土壤水分空间分布和运动的影响程度最大(关联度分别为0.708和0.698)。整地措施显著改变坡耕地土壤团粒状况,进而影响田间土壤水分。因此,针对丘陵山区坡耕地选择适宜的整地措施,一定程度上可以有效改善田间土壤结构,进而调控土壤水分状况,促进农业生产。 展开更多
关键词 水平整地 反坡整地 土壤团粒结构 土壤水分分布 土壤水分运动
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深松耕作对冬小麦畦灌水流运动和灌水质量的影响
9
作者 王万宁 郑和祥 孙景生 《节水灌溉》 北大核心 2025年第6期16-22,共7页
为探究深松耕作方式对华北平原冬小麦畦灌灌水技术参数及土壤入渗特性的影响,设置冬小麦耕作模式(深松+旋耕PS、传统耕作对照CK)和畦灌灌水技术参数(畦宽1.7、3.4、5.1 m和入畦流量30、40 m^(3)/h)处理8种组合,结合冬小麦拔节、抽穗期... 为探究深松耕作方式对华北平原冬小麦畦灌灌水技术参数及土壤入渗特性的影响,设置冬小麦耕作模式(深松+旋耕PS、传统耕作对照CK)和畦灌灌水技术参数(畦宽1.7、3.4、5.1 m和入畦流量30、40 m^(3)/h)处理8种组合,结合冬小麦拔节、抽穗期灌水数据,采用WinSRFR模型反演不同处理的土壤入渗参数并评价其灌水质量。深松较传统处理冬小麦拔节和抽穗期畦灌水流推进的总时长分别平均延长了5.58和5.87 min。WinSRFR模型能较好地对深松耕作后畦灌水流运动过程进行模拟,R^(2)均在0.93以上,深松较传统耕作冬小麦拔节期土壤入渗系数K和入渗指数a分别平均提高了20.72%、1.41%。深松后K值随着畦宽和入畦流量的增加而减小。深松耕作处理冬小麦拔节期灌水效率、储水效率和灌水均匀度分别较传统耕作平均提高了2.76%、5.95%和4.95%,深层渗漏损失量平均减小了15.05%。深松后畦宽3.4 m,入畦流量为40 m^(3)/h的灌水技术参数组合的畦灌灌水质量的综合平均值最优,深层渗漏量最小。 展开更多
关键词 深松耕作 畦灌水流运动 土壤入渗 WinSRFR 灌水质量评价
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加热参数对主动加热光纤法土体含水率标定结果的影响
10
作者 辛雨凌 孙梦雅 +5 位作者 施斌 刘瑾 井淼 李筱艳 刘洁 郭君仪 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1091-1101,共11页
近年来,基于主动加热光纤(actively heated fiber-optic,AHFO)法的土体含水率测量技术因具有独特优势而得到快速发展,但现有研究忽视了加热参数对该技术的影响。为此,本文通过室内试验探究加热参数(加热功率和加热时间)对AHFO含水率测... 近年来,基于主动加热光纤(actively heated fiber-optic,AHFO)法的土体含水率测量技术因具有独特优势而得到快速发展,但现有研究忽视了加热参数对该技术的影响。为此,本文通过室内试验探究加热参数(加热功率和加热时间)对AHFO含水率测量结果的影响,首先,开展了不同加热参数下温度特征值(T_(t))与含水率(w)的标定试验和影响范围半径试验;其次,分析了加热参数下对T_(t)-w标定结果以及影响范围半径的影响;最后,讨论并确定了最优加热参数。研究结果表明:T_(t)随着加热功率和加热时间增大而升高;加热功率越大,T_(t)-w曲线的斜率越大,即T_(t)对含水率变化的响应越灵敏;加热范围随着加热功率和加热时间增大而逐渐扩大。综合考虑含水率测量的灵敏性、稳定性、代表性、温度影响和测量频率等因素,确定了最优加热参数,当含水率测量频率较低或对其测量精度要求较高时,建议加热功率取35 W/m、加热时间取20 min;当含水率测量频率较高时,建议加热功率取10 W/m、加热时间取10 min。 展开更多
关键词 土体含水率 主动加热光纤(AHFO)法 加热参数 标定试验 温度特征值
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强降雨作用下原状黄土土柱入渗试验
11
作者 申继先 赵本超 +5 位作者 王探宇 董金玉 王波波 赵志强 葛玉 周海韵 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第4期997-1006,共10页
为研究强降雨作用下水分在原位黄土中的入渗规律,在小浪底北岸灌区隧道冒顶灾害附近取得高120 cm、直径60 cm的原状土柱,并基于土柱开展多次降雨入渗模拟试验,监测得到土柱不同深度处土体含水量变化规律,揭示水分在原位黄土中的入渗过... 为研究强降雨作用下水分在原位黄土中的入渗规律,在小浪底北岸灌区隧道冒顶灾害附近取得高120 cm、直径60 cm的原状土柱,并基于土柱开展多次降雨入渗模拟试验,监测得到土柱不同深度处土体含水量变化规律,揭示水分在原位黄土中的入渗过程。结果表明:试验初期土柱表层土体初始含水量低、基质势高,水分入渗速率快,而深部土体湿润锋锋面含水量变化平稳、基质势低,水分入渗速率慢;多次强降雨叠加作用下,土体导水性增强、湿润锋下移速率显著增加;基于监测数据分阶段建立幂指数和线性形式的湿润锋运动模型,可用于预测考虑强降雨叠加效应下原状黄土中湿润锋的运动过程。 展开更多
关键词 强降雨 原状土柱 体积含水量 入渗过程 湿润锋 运动模型
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土-水特征曲线的动态效应试验及模型研究
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作者 张高翔 刘艳 刘志强 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期178-186,198,共10页
室内测量土-水特征曲线(soil-water characteristic curve,简称SWCC)往往需要很长的平衡时间,而实际土体的变化可能并不满足平衡时间要求。当时间尺度较小时,SWCC可能未达到平衡,此时如果仍采用平衡条件下土-水特征曲线来建立非饱和土... 室内测量土-水特征曲线(soil-water characteristic curve,简称SWCC)往往需要很长的平衡时间,而实际土体的变化可能并不满足平衡时间要求。当时间尺度较小时,SWCC可能未达到平衡,此时如果仍采用平衡条件下土-水特征曲线来建立非饱和土的方程,就会产生误差。为此,研究了在非平衡条件下土-水特征曲线的动态效应,基于现有理论给出了土-水特征曲线参数与饱和度变化率的关系,并利用动态参数建立了动态毛细滞回模型。自主设计SWCC快速测量装置,针对粗砂和细砂开展了不同饱和度变化率情况下的土-水特征曲线测定试验。试验研究表明:(1)土-水特征曲线参数具有明显的动态效应;(2)进气值和残余饱和度并非定值,随饱和度变化率的不同有所改变;(3)利用试验结果对模型进行了验证,动态模型的预测结果与试验结果吻合较好,说明了该模型的合理性。本研究为解决非饱和土变形、强度和渗流问题提供了更加贴合实际的理论基础。 展开更多
关键词 土-水特征曲线 吸力增量 水力参数 动态效应 滞回模型
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鄱阳湖典型湿地土壤水稳定同位素特征及对水分运动的指示
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作者 许秀丽 李云良 +2 位作者 邢子康 陈婷 储小东 《中国环境科学》 北大核心 2025年第5期2745-2756,共12页
鄱阳湖水位波动显著,降水、土壤水、地下水转化过程复杂,受限于复杂的湿地野外条件和传统的监测手段,湿地土壤水分运动及其与地下水转化关系的定量研究较为困难.本研究选择鄱阳湖湿地不同高程处典型植被群落,基于生长季水文监测和降水... 鄱阳湖水位波动显著,降水、土壤水、地下水转化过程复杂,受限于复杂的湿地野外条件和传统的监测手段,湿地土壤水分运动及其与地下水转化关系的定量研究较为困难.本研究选择鄱阳湖湿地不同高程处典型植被群落,基于生长季水文监测和降水、湖水、地下水、0~80cm根区土壤水氢氧同位素测试,分析了不同植被群落根区土壤水同位素变化特征,阐释了不同水文时期湿地土壤水分运动过程,量化了地下水与土壤水的转化关系.结果显示,高位滩地茵陈蒿群落(Artemisia capillaris)的土壤水蒸发线斜率(5.91)明显低于当地大气降水线(LMWL,7.60),0~60cm土壤水lc-excess指数为负,说明土壤蒸发作用较强,最大影响深度为60cm.而中、低高程滩地处芦苇(Phragmites australis)和灰化薹草(Carex cinerascens)群落的土壤水蒸发线斜率(6.70和6.75)略低于LMWL,土壤水lc-excess值均接近于0,显示蒸发作用较小.在土壤水分运动方面,茵陈蒿群落土壤水剖面δ^(18)O在春季(5月)、夏季(6~8月)随深度增加而富集,表明土壤水受降水补给,并以活塞流模式下渗;秋季(9~10月)土壤水δ^(18)O明显富集,且随深度增加而贫化,指示主要受蒸发作用的影响此外,茵陈蒿群落根区土壤水δ^(18)O较地下水同位素显著富集,在地下水埋深最浅时(1.92m),土壤水中未发现地下水的贫化同位素信号及明显的水分补充说明根区土壤水与地下水间的垂向水文连通受阻.芦苇和薹草群落土壤水运动受地下水波动影响明显.在地下水位上升期(4~5月),芦苇和薹草群落浅层(0~40cm)土壤水主要来源大气降水,深层土壤水(40~80cm)受毛细水上升补给,地下水对根区土壤水的补给贡献超50%;在地下水浅埋期(6、8月),芦苇群落土壤水和地下水转化频繁;在地下水位下降期(9~10月),芦苇和薹草群落表现出非均匀土壤水流过程,存在明显优先流. 展开更多
关键词 稳定同位素 土壤水运动 优先流 地下水补给 鄱阳湖湿地 洪泛环境
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基于叶绿素荧光成像技术的土壤含水量对除草剂药效影响研究 被引量：1
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作者 夏宇 李慧 +1 位作者 张彤 王沛 《西南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期10-22,共13页
农田杂草防控是提高作物产量和质量的关键环节,叶绿素荧光成像技术因其具有高灵敏度、快速响应和非破坏性监测的能力,被广泛应用于除草剂胁迫杂草的鉴定。在除草剂胁迫过程中,土壤含水量影响除草剂的药效,因此利用反枝苋作为研究对象,通... 农田杂草防控是提高作物产量和质量的关键环节,叶绿素荧光成像技术因其具有高灵敏度、快速响应和非破坏性监测的能力,被广泛应用于除草剂胁迫杂草的鉴定。在除草剂胁迫过程中,土壤含水量影响除草剂的药效,因此利用反枝苋作为研究对象,通过5种不同的土壤含水量(5.8%、11.6%、17.4%、23.2%、29.0%)处理,分析了3种常见除草剂(莠去津、苯磺隆、禾草灵)胁迫后反枝苋的生理指标和暗适应后的最大光量子效率(QY_(max))的变化。结果表明:莠去津和苯磺隆对反枝苋的药效明显;与空白对照相比,禾草灵胁迫下反枝苋的生理指标和QY_(max)的变化规律无差异。在5.8%土壤含水量的条件下,相较于空白对照,莠去津对反枝苋QY_(max)的影响呈现出滞后性;反枝苋受苯磺隆胁迫时,其QY_(max)的变化呈现出前期抗性后期敏感的特征。研究结果揭示了在不同土壤含水量的条件下,反枝苋面对不同种类除草剂所呈现出的荧光反应规律,这有利于高效运用叶绿素荧光成像技术开展农田杂草防控工作。 展开更多
关键词 反枝苋 叶绿素荧光成像 土壤含水量 荧光信息参数
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改进的TOPSIS(逼近理想解排序方法)在土体刚度参数反分析中的应用
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作者 徐世祥 万友生 +5 位作者 贺烽 覃君 谢云杰 吴波 郑卫强 许杰 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第4期133-138,共6页
[目的]当采用反分析法确定土体参数时,由现场实测得到的理想解一般为中间值,无法使用传统的TOPSIS(逼近理想解排序法)进行计算。有必要改进传统TOPSIS,并与熵权法、数值分析法和正交试验法相结合,应用于土体刚度参数反分析。[方法]简述... [目的]当采用反分析法确定土体参数时,由现场实测得到的理想解一般为中间值,无法使用传统的TOPSIS(逼近理想解排序法)进行计算。有必要改进传统TOPSIS,并与熵权法、数值分析法和正交试验法相结合,应用于土体刚度参数反分析。[方法]简述了传统TOPSIS的改进,并与熵权法、数值分析和正交试验法相结合,应用于富水砂层刚度参数反分析中。利用正交试验法建立了25个方案数值分析模型,选取最大地面沉降、最大拱顶沉降、最大拱底隆起和最大净空收敛4个指标进行综合决策,确定了适用于富水砂层土体硬化模型刚度参数的比例关系与大小。[结果及结论]改进的TOPSIS能有效地与数值分析和正交试验法相结合进行反分析研究,科学地对正交试验方案进行多指标决策,为复杂岩土工程反分析理论提供了一种新的决策方法。富水砂层土体硬化模型刚度参数之间的比例关系为:固结试验切线模量E_(ref,oed)=E_(s(0.1~0.2))(0.1~0.2 MPa围压下的压缩模量),三轴固结排水剪切试验割线模量E_(ref,50)=1.4E_(ref,oed),三轴固结排水卸载再加载试验的卸载再加载模量E_(ref,ur)=2.0E_(ref,50),刚度应力相关指数为0.6。 展开更多
关键词 地铁隧道 土体刚度参数反分析 逼近理想解排序法 正交试验 富水砂层 硬化土本构模型
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泥炭土基坑的变形特性及其排桩设计参数分析
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作者 沈华 崔志刚 刘智超 《桂林理工大学学报》 北大核心 2025年第3期335-341,共7页
泥炭土作为一种工程性质较差的特殊土,往往使得泥炭土地区基坑的施工安全及稳定性难以保障。结合某泥炭土基坑工程实例,通过现场监测与数值模拟方法,对比施工条件下泥炭土基坑的变形特性及其对周围地表沉降的影响,进而拓展分析排桩设计... 泥炭土作为一种工程性质较差的特殊土,往往使得泥炭土地区基坑的施工安全及稳定性难以保障。结合某泥炭土基坑工程实例,通过现场监测与数值模拟方法,对比施工条件下泥炭土基坑的变形特性及其对周围地表沉降的影响,进而拓展分析排桩设计参数对基坑变形特性的影响。研究结果表明:基坑围护结构的最大水平变形为0.108%h~0.133%h(h为基坑开挖深度),基坑外部地表沉降呈典型“凹”槽型分布,沉降最大值出现在距坑缘0.375h~0.500h处;桩间距不宜超过1.5倍桩径,否则会导致泥炭土绕过桩体向基坑内侧移动;适当增加桩长可降低围护结构的变形,但其对基坑底部隆起变形的影响有限;同时,冠梁刚度对围护结构变形的影响也较小;水泥搅拌桩止水帷幕能够发挥止水和支挡双重作用;考虑到泥炭土的绕流运动现象,建议对泥炭土基坑的止水帷幕的变形进行监测。 展开更多
关键词 泥炭土基坑 设计参数 变形特性 止水帷幕 现场监测
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粉煤灰、腐植酸和秸秆复合改良红壤初期的水盐运动特征
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作者 覃超建 盛丰 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第3期674-682,共9页
为探究粉煤灰、腐植酸和秸秆复合改良红壤初期的水盐运动的特征,本研究采用一维垂直入渗试验探讨了粉煤灰(A:7、14、21 kg·m^(-2))、生化黄腐酸(B:3、6、9 g·kg^(-1))和秸秆(C:0.37、0.56、0.75 kg·m^(-2))不同配施方案... 为探究粉煤灰、腐植酸和秸秆复合改良红壤初期的水盐运动的特征,本研究采用一维垂直入渗试验探讨了粉煤灰(A:7、14、21 kg·m^(-2))、生化黄腐酸(B:3、6、9 g·kg^(-1))和秸秆(C:0.37、0.56、0.75 kg·m^(-2))不同配施方案对复合改良初期土壤中湿润锋运移、地表入渗和盐分分布的影响。结果显示:在复合改良初期,复合改良剂明显降低了湿润锋的迁移速率、地表初始入渗速率和稳定入渗速率,较空白处理分别降低了12.56%~54.33%、23.63%~79.03%和27.82%~82.19%,粉煤灰是引起上述入渗特征指标降低的主导因素(P<0.05);复合改良显著增大了土壤中的盐分含量,在入渗水流作用下,土壤盐分随水流向改良层与底土层交界面快速聚集,土壤表层(0~8 cm)和深层(12~20 cm)的盐分含量较空白处理分别增加1.10~2.55倍和0.98~2.71倍。研究表明,在复合改良初期,土壤的入渗能力、导水能力和排水排盐能力均明显降低,会增大农业灌水和施肥的地面流失量,提高农田土壤盐渍化和环境水体污染的风险。因此,尽管复合改良从长期来看对土壤质量提升有益,但应重视复合改良初期改良剂对土壤的不利影响并调整农田管理方式。 展开更多
关键词 土壤改良初期 复合改良剂 一维垂直入渗 水盐运动 Horton入渗模型
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黄河冲积平原区软土地基快速液压夯加固参数试验研究
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作者 周冲 黄玮 +4 位作者 王兆军 李文杰 高建新 田树祥 厉超 《铁道建筑》 北大核心 2025年第1期142-146,共5页
为探究高能级快速液压夯加固黄泛区粉土、粉质黏土软基参数,设计70、110、150 kJ三种能量进行现场夯击试验。通过监测夯击过程中地基夯沉量、超静孔隙水压力变化,分析加固过程中地基土体性能变化规律,并对夯击前后地基承载力进行检测,... 为探究高能级快速液压夯加固黄泛区粉土、粉质黏土软基参数,设计70、110、150 kJ三种能量进行现场夯击试验。通过监测夯击过程中地基夯沉量、超静孔隙水压力变化,分析加固过程中地基土体性能变化规律,并对夯击前后地基承载力进行检测,进一步验证快速液压夯的加固效果。研究结果表明:70、110、150 kJ能级累计夯击数不宜少于35击,可按最终10击平均夯沉量3、4、5 cm进行止夯控制;夯击40次后70、110、150 kJ能级有效加固深度分别可达5.3、6.0、6.6 m;夯击处理后地基土体标贯击数和地基承载力明显提高,地基加固效果提升显著。 展开更多
关键词 软土地基 快速液压夯 现场试验 加固参数 夯沉量 超静孔隙水压力
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变化环境下渭河流域土壤水储量模拟及影响因素 被引量：4
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作者 于坤霞 闫泽云 +4 位作者 李梦楠 李占斌 李鹏 赵阳 贾路 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期150-158,共9页
[目的]随着气候变化和人类活动影响加剧,流域气候和下垫面条件发生改变,为准确模拟土壤水分变化过程并分析其影响因素对于地区的水资源管理和植被建设的重要意义。[方法]以黄土高原地区渭河流域为研究对象,基于ABCD水文模型,采用EFAST... [目的]随着气候变化和人类活动影响加剧,流域气候和下垫面条件发生改变,为准确模拟土壤水分变化过程并分析其影响因素对于地区的水资源管理和植被建设的重要意义。[方法]以黄土高原地区渭河流域为研究对象,基于ABCD水文模型,采用EFAST法分析模型参数敏感性,构建常参数和时变参数模型,比较不同参数模型的径流深和土壤水储量模拟精度,探讨气候变化和植被恢复对渭河流域土壤水储量变化的影响,明确土壤水储量变化的主导因素。[结果]土壤水层补给地下水的比例参数c最为敏感,地下水储放系数d、流域实际蒸散发量与土壤蓄水量之和的上限参数b次之,表征土壤完全饱和前径流的倾向性参数a最不敏感;与ABCD常参数模型相比,时变参数模型将率定期径流深模拟结果的NSE、KGE、R^(2)分别提高19%,10%,19%,验证期的NSE、KGE、R^(2)分别提高7%,7%,9%,时变参数模型显著改善径流深模拟效果;基于时变参数模型模拟的渭河流域土壤水储量与ERA5-Land 0—100 cm土层土壤水储量的相关关系最强,二者的变化过程基本相同;不同影响因素对渭河流域土壤水储量变化的影响程度由强到弱依次为潜在蒸散发>降水>NDVI。[结论]研究成果为该地区水资源规划和管理、植被建设提供科学依据,也为其他类似地区的土壤水储量研究提供参考。 展开更多
关键词 渭河流域 ABCD水文模型 时变参数 土壤水储量 影响因素
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广州原状花岗岩残积土非饱和力学特性的试验研究 被引量：2
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作者 杨雪强 王坤 +2 位作者 刘攀 朱海平 林楷彦 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第6期196-206,共11页
【目的】为了研究原状花岗岩残积土的表观黏聚力和有效内摩擦角随基质吸力的变化趋势,【方法】以广州市白云区某医院在挖基坑的原状花岗岩残积土为研究对象,通过室内试验研究原状花岗岩残积土的矿物成分、颗粒级配曲线、基本物理性质指... 【目的】为了研究原状花岗岩残积土的表观黏聚力和有效内摩擦角随基质吸力的变化趋势,【方法】以广州市白云区某医院在挖基坑的原状花岗岩残积土为研究对象,通过室内试验研究原状花岗岩残积土的矿物成分、颗粒级配曲线、基本物理性质指标和微观结构等,借助变水头试验研究原状饱和花岗岩残积土的渗透性,结合非饱和三轴固结排水试验与原状土的微观试验,解释微观结构在宏观层面上对残积土的渗透系数、崩解及基质吸力等的影响,探讨了不同类型土体土水特征曲线差异的原因。【结果】结果显示,研究对象的花岗岩残积土为残积黏性土,主要由高岭土、石英和云母等组成,土体内部孔隙大小不均匀且相互贯通。饱和状态下原状花岗岩残积土的有效黏聚力和有效内摩擦角分别为29.17 kPa和20.99°。【结论】结果表明,非饱和状态下,随饱和度的减小,基质吸力对花岗岩残积土的表观黏聚力和有效内摩擦角均有着明显的影响;Khalili给出的非饱和抗剪强度方程式对花岗岩残积土较为合适。 展开更多
关键词 原状花岗岩残积土 强度参数 饱和度 土水特征曲线 微观结构 基质吸力 力学性能 模型试验
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