理论教育 土壤水盐运移的研究进展

土壤水盐运移的研究进展

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:国外有关水盐运移的试验和理论研究比较早。土壤水分运移理论源于Darcy定律,Richard首先将其用于非饱和土壤水的研究,并推导出相应的土壤水分运动基本方程。由于土壤水分和盐分运移是同时发生的,因此在研究实际问题时,两类方程应同时考虑。

土壤水盐运移的研究进展

土壤水盐运移是指土壤中水分、盐分随时间和空间的变化,它的运动是土壤中水分和盐分共同作用的结果。其中土壤水分作为溶剂和运转剂,是盐分运动的基础,它的数量、状态、分布和运动直接影响着土壤盐分运动。水是盐分运移的载体,盐分是运移的被载体。盐分溶解于水中,能在土壤水中产生溶质势,影响着水分的运动。因此土壤水分和盐分运动是互相联系、互相影响的,将水盐运动过程放在一起研究,就能比较容易找到其中的规律。国外有关水盐运移的试验和理论研究比较早。土壤水分运移理论源于Darcy定律,Richard首先将其用于非饱和土壤水的研究,并推导出相应的土壤水分运动基本方程。修正后的Richards对流-弥散方程[12]见式(1-1)~式(1-3),开创了包气带水分运移数学模型研究的开端,使土壤水的研究发生了深刻的变化。

式中:θ为土壤含水率,%;θe为有效土壤含水率,%;θr为残余土壤含水率,%;θs为饱和土壤含水率,%;h为负压水头,cm;K为水力传导系数,cm/d;Ks渗透系数,cm/d;t为时间,min;z为空间坐标,原点在地面,向上为正;l为地下水埋深,cm;n、m、α为均为经验参数。

土壤中溶质的运动是十分复杂的,溶质随着土壤水分的运动而迁移,且也会在自身浓度梯度的作用下运动,部分溶质可以被土壤吸附,或为植物吸收,或浓度超过了水的溶解能力后会离析沉淀。溶质在土壤中还有化合分解、离子交换等化学变化。因此,土壤中的溶质处在一个物理、化学、生物的相互联系和连续变化的系统中。土壤中溶质迁移的物理过程包括对流、溶质分子扩散、机械弥散过程、土粒与土壤溶液界面处的离子交换吸附作用以及溶质随薄膜水的运动。(www.daowen.com)

土壤溶质运移方程是在热传导方程的基础上发展起来的,通过溶质对流和水动力弥散作用进行研究[13]。由于土壤水分和盐分运移是同时发生的,因此在研究实际问题时,两类方程应同时考虑。Lapidus和Amundson[14]、Nielsen和Biggar[15]根据一系列实验提出了易混合置换理论,认为溶质的通量是由对流、扩散和弥散的综合作用引起的。溶质运移基本方程如下:

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