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《长安大学》 2008年
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非饱和带水分特征曲线的实验研究

徐敏  
【摘要】: 非饱和带(也称包气带)中发生着各种物理的、化学的、生物的和水文的过程,存在着气相、液相等流体的流动以及各种物质成分之间的迁移和转化过程,加之人类活动的叠加和各种污染物质的排放,致使非饱和带过程十分的复杂。土壤侵蚀、地下水污染、地下水资源评价、土壤退化、荒漠化问题、灌溉制度、土壤污染、土壤改良、径流分析、水利工程、地基基础变形等一系列理论和实际问题都与非饱和带密切相关。非饱和带参数准确与否直接影响评价的质量和精度。而水分特征曲线是非饱和带参数的基础。然而,目前关于非饱和带水分特征曲线的测定方法有一定局限性,水分特征曲线中的负压和含水率关系十分复杂,难以从理论上推导出确切的关系式。因此对土水特征曲线参数确定意义重大。 本文以获得准确的水分特征曲线参数为目标,在参考和借鉴前人成果的基础上,精心设计和改进实验仪器,提出合理的实验方案,历时约一年时间。获得了5种砂土实测数据。以土壤水动力学为指导,借助Matlab软件,在比较算法的基础上,采用具有代表性的六种经验公式模型对实测数据进行了拟合和敏感性分析。 得到以下结论: 1、自制的试验仪器,能够快速准确的得出水分特征曲线的实测数据。 2、用Matlab软件对非线性拟合方法和非线性回归分析两种算法比较,结果表明非线性回归分析计算精度更高。 3、选用六种模型对五种砂样的实测数据进行拟合,六种模型中Mckee和Bumb(1984)模型的计算值和实测值偏离度最小,平均偏离度为5e-4。且拟合出的参数符合实际。因此Mckee和Bumb(1984)模型是适合砂土水分特征曲线的数学模型。 4、对Mckee和Bumb(1984)模型中的参数进行敏感性分析,在Mckee和Bumb(1984)模型四个参数θs,θr,a,b(θs,θr分别为饱和含水量,残余含水量,a,b为拟合参数)中,含水量对参数a最敏感,其次是参数b,且a,b与含水量是非线性关系,θr,θs与含水量是线性关系。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S152.7

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