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饱和土壤热弥散及其与溶质机械弥散的关系
  • 项目名称:饱和土壤热弥散及其与溶质机械弥散的关系
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:50479010
  • 申请代码:E0902
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2005-01-01-2007-12-31
  • 项目负责人:龚元石
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:中国农业大学
  • 批准年度:2004
中文摘要:

用不同质地的土壤(砂土、壤土和粘土)为研究材料,以热和Cl-为示踪剂,利用热脉冲-时域反射技术,通过室内一维稳态流饱和土柱实验,以及饱和土壤热传输和溶质运移模型的参数反求技术,得到不同土壤在变水流速率下的热弥散系数和溶质机械弥散系数。分析热弥散系数和溶质机械弥散系数与水流速率的关系,以及土壤质地对这种关系的影响。试图阐明饱和土壤中热弥散对热传输过程的影响,进一步探讨建立热弥散系数与溶质机械弥散系数关系的可能性。本项目的开展不仅有助于深入认识水、热、溶质耦合运移过程,而且可能为确定土壤溶质机械弥散系数提供一种新的途径。

结论摘要:

用不同质地的土壤(砂土、粉壤土和砂质粘壤土)为研究材料,以热和Cl-为示踪剂,通过室内一维稳态饱和土柱水热传输和溶质运移实验,利用热脉冲-时域反射技术测定温度上升和溶质穿透曲线(BTCs),以及饱和土壤热传导-对流-弥散(CCD)模型和溶质对流-弥散方程(CDE)的参数反求技术,得到不同土壤在变水流速率下的热弥散系数和溶质弥散系数。结果表明,一维饱和水流土壤中存在热弥散现象,热弥散随着水流速率的增加而显著增大。土壤质地越细,热弥散对热传导的影响也越大。与传统的传导-对流模型相比,考虑热弥散的CCD模型显著提高了模拟温度变化和估算水流速率的准确性。热弥散系数和溶质弥散系数与水流速率的关系具有相似的表达式,均呈幂函数形式。同一土壤在相同水流速率下的热弥散系数与溶质弥散系数值很接近。但热弥散度和溶质弥散度均几乎不随水流速率的大小而改变,只依赖土壤质地。饱和土壤中热弥散和溶质弥散的传输机制相似。


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