摘要：土壤中的重金属污染物大部分源自外界的工、农业排放,地表土层是重金属迁移至地下的必经途径。由于干缩和动植物活动,地表土中存在大孔隙,形成污染物运移的优势通道,在一些情况下,这些通道是重金属穿过包气带向下迁移的唯一途径。针对胶体对重金属具有较大吸附能力且在优先流条件下具有移动性,从而可能加快重金属污染物迁移这一问题,通过等温吸附试验确定了上海表层褐黄色粉质黏土与土壤胶体对重金属镉、铅的吸附特征,制备具有可重复性优先流特征的试验土柱,进行优先流条件下胶体–重金属共迁移土柱淋滤试验,分析得到胶体–重金属共迁移规律。试验结果表明,胶体对重金属的吸附能力明显高于粉质黏土。有胶体情况下,镉出流量是无胶体情况下镉出流量的1.49倍,铅的出流量是无胶体情况下的33.88倍,有胶体情况下土上吸附的重金属和孔隙溶液中的重金属浓度都低于无胶体的情况,更多的重金属随胶体向下迁移,优先流条件下胶体明显加快了重金属的迁移。虽然铅的源浓度和淋滤时间都大于镉,但铅的出流量仅约为镉的1/13,由于易发生吸附,铅在土中的迁移能力较弱。

摘要：该文旨在通过分析土壤裂隙存在下的土壤优先流运动模式与特点,建立耦合基质区与裂隙网络的土壤优先流模型（crack preferential flow model,CP模型）。用控制体积有限元法求解两区土壤水分运动的基本方程,采用整体法将土壤基质水流运动方程和三维土壤裂隙网络区水流运动方程耦合。模拟与试验结果表明,增加降雨或灌溉强度能促进激活裂隙通道作为优先流通道,有利于优先流形成。CP模型及耦合方法较好地描述出了优先流运动的特点,模拟与实测的土壤饱和度均方根误差为0.016-0.025,决定系数均在0.78以上（P〈0.05）,偏差为0.020-0.026,一致性指标为0.918-0.938。与等效连续体模型（Richards模型）相比较,CP模型模拟裂隙存在情况下土壤水流非均匀性规律更有效。研究丰富了土壤优先流理论,对提高农田水分利用率具有重要的意义。

摘要：生活垃圾具有大孔隙特性,垃圾中水分运动常表现出优先流特征。针对垃圾组成复杂、难以切片的特点,设计了一种能方便地得到垃圾染色剖面的试验方法。使用填埋场不同深度处的垃圾样进行染色示踪试验,对染色后的垃圾柱分别进行水平切片和竖向切片。基于数字图像处理技术,研究了垃圾中优先流特征。垃圾中大孔隙多、基质少,染色模式与土中不同,基质部分的染色比例较高。试验所得的染色面积比和染色深度能反映出垃圾中优先流的明显程度,染色面积比与参与优先流的大孔隙比例有关,染色面积比越大,优先流越明显,而染色深度与基质流比例有关,上部垃圾中基质流比例越低,入渗深度越深。不同入渗强度的试验结果表明,入渗强度越大时垃圾中优先流程度越高;不同初始含水率的试验结果表明,初始含水率高的垃圾试样中优先流更明显;不同埋深垃圾试样的试验结果表明,浅层垃圾中更易产生优先流。竖向切片与水平向切片所得规律完全一致,试验方法在实现垃圾染色示踪和切片研究的同时,未改变垃圾中优先流原有规律,准确揭示了垃圾中优先流特征。

摘要：随着覆膜农作的发展,农膜残留日益严峻,严重影响土壤水流运动。为了探索农膜残留对水流运动的影响机制,在河套灌区九庄节水综合试验站,设计3种残膜量,分别为0,300,600 kg/hm^2,于成熟期在各试验小区选择典型区域进行20,80 mm水量的染色示踪试验,共6个处理,研究不同残膜量对土壤物理特性的影响,基于染色示踪技术分析不同入渗量和不同残膜量对土壤水流运动的影响,并评价各处理土壤剖面的优先流特征。结果表明:随着残膜量增加,土壤容重、饱和导水率和土壤初始含水率呈下降趋势,而土壤孔隙度呈增大趋势,土壤中随机分布的残膜导致残膜处理(300,600 kg/hm^2)的各物理参数有较高的变异系数。基于土壤染色剖面二值化图像分析,土壤优先流发育程度随残膜量和入渗量增加而提高,300,600 kg/hm^2残膜量处理的最大染色深度(MDSD)和土壤染色剖面的变异系数(Cv)随残膜量增加而增大,与20 mm入渗量相比,80 mm入渗量下残膜处理的MDSD和Cv分别平均增加47.23%和27.34%。不同处理的优先流特征指标差异显著,5个优先流特征指标(染色面积比、基质流深度、优先流比、长度指数和变异系数)均显示残膜处理(300,600 kg/hm^2)的优先流程度高于无残膜处理(0 kg/hm^2),可见残膜量及入渗量的增加均会增大土壤优先流的发生几率和强度。

摘要：为研究碎石土斜坡在雨水作用下的渗流特性,以2种不同级配的碎石土为坡体模型材料,利用自行设计的模型槽开展雨水作用下优先流渗流特征的试验研究。试验模拟降雨入渗及地下水变化,在碎石土斜坡内部生成浅层孔隙及深层管道网络,采用染色示踪技术结合图像处理分析碎石土斜坡内部大孔隙流、管流以及漏斗流的渗流特征及成因。试验结果表明,采用室内试验方法模拟降雨及地下水变化,对于展现坡体内部与外界水分动态交换过程,研究优先流非均匀流动特性是一种非常有效的手段。

摘要：农田灌溉管理过程中优先流降低水肥利用效率,加剧地下水污染风险。基于碘化钾-淀粉染色示踪试验,分析了地面灌DM、微喷灌WP1(20 mm/h)、微喷灌WP2(40 mm/h)处理下的裂隙优先流特征,验证了基于水量平衡的双域渗透模型的有效性,并采用4组初始体积含水率(0.20、0.25、0.30、0.35 cm^(3)/cm^(3))与5组灌水强度(12.0、24.0、36.0、48.0、60.0mm/h)旋转组合设计进行模拟应用分析。结果表明,WP1、WP2处理整体上水分以均匀的基质流形式入渗;DM处理下的土壤剖面染色区域在垂直方向上可明显划分为基质流区(0~6.9 cm)和优先流区(>6.9 cm)。此外,DM处理下的基质流深度、灌水均匀度显著(P<0.05)小于WP1、WP2处理,而其优先流指数及湿润锋弯曲度均极显著大于(P<0.01)WP1、WP2处理,这表明地面灌可以激活更多的优先流路径,增大优先流发育程度和空间异质性,降低灌水质量。基于水量平衡的双域渗透模型可有效预测不同灌水强度下的基质流深度和土壤剖面染色面积比变化趋势(R2≥0.9276、NSE≥0.8844、RSR≤0.0230),初始体积含水率和灌水强度旋转组合设计模拟结果表明,增加灌水强度或减小初始含水率会增加优先流的程度而降低灌水质量,故建议在农田灌溉管理过程中采用“高频少量”的灌水模式以减少优先流导致的水肥利用效率降低。该研究成果可为农田灌溉决策提供理论依据,其试验数据可为优先流模型优化与验证提供重要的数据支撑。

摘要：以江西省水土保持生态科技园的耕地和枇杷林地为研究对象,通过野外染色试验和室内淋溶试验研究2种土地利用方式下的红壤优先流特征及其对氮运移的影响。结果得出:2种土地利用方式下优先流的分布特征有明显的区别。耕地优先流到达的最大深度为40 cm,枇杷地优先流到达的最大深度为60 cm。耕地的优先流宽度随着深度的增加而逐渐较小,枇杷地的优先流宽度随着深度的增加呈现先增加后减小的趋势。耕地和枇杷地淋出液总氮的浓度都随着试验时间增加而逐渐增加,在试验前120 h内,枇杷地淋出液总氮浓度比耕地淋出液总氮大,在120 h之后,两地淋出液总氮浓度大致相等,但是,枇杷地所有淋出液总氮的平均浓度是耕地的1.21倍。硝酸根离子在耕地的穿透速率比在枇杷林地快。耕地淋出液检测到总氮是在试验开始后4 h,枇杷地淋出液检测到总氮是在试验开始后8 h。

摘要：城市固废由于组成成分的多样性及分层填埋等原因,导致渗滤液运移存在明显的优先流及各向异性现象。在成都某填埋场开展多口竖井抽水及水位恢复试验,同时结合高密度电法技术（ERT）现场大尺度研究渗滤液分布及运移规律。多口竖井水位恢复试验显示填埋体内渗滤液运移具有明显的不均质性,表现为同一填埋场不同位置的竖井抽排性能差异较大,竖井周围垃圾渗透系数值分布范围为2.35×10-5-3.90×10-4 cm/s。竖井抽水下周围监测井的水位异常变化表明渗滤液补给存在明显优先流特征。ERT监测渗滤液抽水及回灌过程中堆体内电阻率变化,进一步揭示了现场渗流存在显著的各向异性和优先流特征,主要渗流路径与水平向呈0-30°。

摘要：土层厚度是影响坡面水文过程的决定性因素之一。通过野外模拟降雨试验(设计雨强60 mm/h),在小区尺度上研究了一个完整坡面上典型土层厚度紫色土坡耕地坡面产流机制。结果表明:对于地表径流,土层厚度为23 cm小区表现为饱和产流,而土层厚度为45 cm和76 cm小区均表现为超渗产流;对于壤中流,土层厚度为76 cm小区以基质流为主,而土层厚度为23 cm小区则表现出明显的优先流特征,45 cm小区则在A层以基质流为主,在AC层以优先流为主。不同厚度紫色土坡面水文土壤学性质的差异是导致小区间水文过程不同的主要原因。

摘要：本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水油脂浓度(0,1.0,3.0和10.0g/L)、灌水频率(1d1次,2d1次,4d1次)和灌溉模式(纯清水灌溉,纯含油脂灌溉水灌溉,含油脂灌溉水-清水交替灌溉)对受灌土壤结构性质与水流运动特征的影响.结果显示,随灌水进入到受灌土壤中的油脂主要集中在优先流通道中快速运动,优先流湿润锋处的土壤油脂浓度较高且不受灌溉水中油脂浓度的影响,表明即便是采用较低油脂浓度的灌溉水灌溉,依然对地下水系统存在较高的污染风险;高频率、低定额的含油脂灌溉水灌溉有利于进入到受灌土壤中的油脂向深层土壤运动,使得斥水性土层厚度增大,从而导致入渗水流运动的不确定性及地下水系统的污染风险均增大;油脂对受灌土壤团聚体的再团聚作用只有在其浓度较高时才能形成,含油脂灌溉水-清水交替灌溉因降低了受灌土壤的油脂浓度反而导致土壤团聚体分散和破碎.研究成果对再生水和原污水农田灌溉制度设计具有参考价值.