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[目的]研究含水率和聚丙烯酰胺(PAM)分子量对重构铁尾矿砂抗剪强度的影响,为铁尾矿砂的边坡稳定和矿区生态修复提供科学依据。[方法]通过室内重塑铁尾矿砂开展抗剪强度试验,根据掺土率设置5种土壤(T)和尾矿砂(S)的重构模式,包括S(0),S3T1(25%T),S1T1(50%T),S1T3(75%T)和T(100%);每种重构模式设置两个含水率水平(15%,20%),两个聚丙烯酰胺分子量水平(3.00×10~6,6.00×10~6 Da)和3个紧实状态(疏松、偏紧、致密)。[结果](1)在同一紧实状态下,随含水率的升高,5种重构模式的内摩擦角、黏聚力和抗剪强度均呈现出下降的趋势;(2)在同一含水率水平下,随着紧实度的增加,5种重构模式的内摩擦角、黏聚力、抗剪强度整体呈上升的趋势;(3)PAM能有效提高重构铁尾矿砂的抗剪强度,且随着分子量增加,抗剪强度增幅减小;(5)5种重构模式中添加3.00×10~6 Da分子量的PAM,S3T 相似文献
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由于尾矿砂的不良结构和严重压实,水土流失严重,水分已成为其生态恢复的重要限制因素。因此以水分运移为主线,通过室内土柱模拟,研究铁尾矿砂和土壤在自然状态到最大压实状态间5个压实水平(铁尾矿砂1.50~1.70 g/cm^3,土壤1.30~1.50 g/cm^3)的水力学特征差异,为尾矿砂的合理改良提供依据。结果表明:铁尾矿砂自然容重1.50 g/cm^3的水分入渗能力低于土壤自然容重1.30 g/cm^3的水分入渗能力。随容重的增大,尾矿砂和土壤的水分运移特征均呈幂函数减小的趋势,但分别在1.60,1.40 g/cm^3处入渗能力明显降低。从水分参数入渗率、湿润锋距离、累计入渗量、饱和导水率、剖面水分分布整体来看,在较低容重范围内,土壤水分运移能力高于铁尾矿砂,但由于容重对土壤水分运移的影响大于铁尾矿砂,在较高容重范围内,土壤的水分运移能力则不如铁尾矿砂。铁尾矿砂和土壤的水分特征曲线形状也完全不同,铁尾矿砂呈现"上凸"形,表现为高吸力段缓低吸力段陡,土壤水分特征曲线均为"下凹"形,表现为高吸力段陡低吸力段缓。因此,尾矿砂中可以添加土壤或者类似土壤结构的基质来增强其不良的持水性和导水性,促进生态恢复。 相似文献
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多因素影响下土壤上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证 总被引：4，自引：1，他引：3
基于饱和—非饱和土壤水分运动理论,通过HYDRUS-1D软件对多因素作用下的土壤上升毛管水运动进行模拟,研究土壤容重、黏粒含量、初始含水率、地下水埋深和时间5个因素对上升毛管水运动特性的影响。分别建立上升毛管水补给量和毛管水上升高度与各影响因素之间经验模型,其均方根误差均为0.003 cm,相关系数均大于0.99,决定系数均大于0.98(P0.01),计算值与实测值相对误差均小于11.25%。各影响因素对上升毛管水补给量的影响程度由大到小依次为时间、土壤容重、初始含水率、黏粒含量、地下水埋深,对毛管水上升高度的影响程度由大到小依次为时间、初始含水率、黏粒含量、土壤容重、地下水埋深。采用截距为0的线性函数对毛管水上升高度与上升毛管水补给量之间的关系曲线进行拟合,其决定系数均在0.96以上,表明其两者之间呈显著线性关系。该研究成果可为制定灌溉和排水以及盐碱地改良等措施提供理论依据。 相似文献
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雨强和坡度对铁尾矿砂坡面复垦前后产流产沙的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
运用人工模拟降雨技术,研究铁尾矿砂裸坡及复垦坡面在雨强和坡度共同作用下的产流产沙特征。结果表明:(1)坡面产流及产沙受各因子影响程度均为:雨强>坡度>基质类型。(2)就铁尾矿砂裸坡而言,雨强对坡面产流影响显著,坡面产流随着雨强和坡度的增大均呈现递增趋势,随着雨强的增大,其作为坡面产流主导因素的作用突显,会出现掩盖坡度对坡面产流影响的现象;坡面产沙随着雨强的增大基本呈现递增趋势,且坡度越大产沙的增幅越大,雨强和坡度对坡面产沙影响均显著。(3)在复垦设计坡度25°条件下,就减流效果而言,不同基质类型复垦坡面间减流规律相似、效果差别甚微,随着雨强的增大减流效果逐渐消失;单纯考虑减沙效果,不同复垦坡面的减沙效果因基质的不同存在一定的差异,综合考虑不同雨强下的减沙效果,铁尾矿砂与菌糠混合物是复垦坡面基质的最优选择。研究结果可为铁尾矿砂裸坡土壤侵蚀的防治和铁尾矿库复垦提供经验参考和合理建议。 相似文献
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间歇降雨对铁尾砂重构坡面侵蚀水动力学特性的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
黄土高原夏季降雨集中且多暴雨,铁尾矿砂自身结构松散,堆存坡度大,雨季通常遭受多次暴雨侵蚀,严重限制植被恢复。为有效减少铁尾矿的水土流失,促进生态恢复,在干排铁尾矿砂中添加不同比例土壤和菌糠,形成6种重构坡面:松散铁尾矿砂(LT),结壳铁尾矿砂(CT),铁尾矿砂与菌糠混合物(TM),铁尾矿砂、菌糠和土壤混合物(TSM),铁尾矿砂和土壤混合物(TS),纯土(S)。采用室内人工模拟降雨技术,研究重构坡面在间歇性降雨下的侵蚀特征和水动力因素。结果表明:1)随降雨场次增加,6种坡面的产流率均持续增大,而产沙率表现出明显的分异:LT、CT和TS产沙率持续增大,表现为高产沙型,TS、TSM和S产沙率整体上是先增加后减少,表现为低产沙型;2)随降雨场次增加,6种坡面侵蚀形态也出现分异,可分为2类:LT和CT和TS坡面侵蚀形态严重,细沟发展快,演化为宽深比较小的细沟;TM和TSM和S坡面侵蚀形态轻微,细沟发展缓慢,S坡面演化为宽深比较大的细沟,TM和TSM坡面细沟很少,多为均匀分布的菌糠小坑穴。据此表征坡面侵蚀微地形变化的沟壑面积和地形起伏度,随降雨场次增加持续增大;沟壑密度则随降雨场次先急剧增加,随后由于沟壑形态差异,部分坡面减少;3)6种坡面的坡面流流型均为层流,流态大多为急流;随降雨场次增加,流速、水流功率整体表现为增大的趋势,径流剪切力无明显趋势,阻力系数、曼宁粗糙系数表现出减小的趋势;除径流剪切力,不同降雨场次间水动力学特征差异显著(P0.05)。6种坡面侵蚀产流产沙可用对数、线性或幂函数较好地模拟。纯尾矿砂坡面侵蚀最为严重,坡面覆土具有明显的减流效果,但添加菌糠的减沙效果最好,因此对于土源缺乏的铁尾矿砂复垦区,同时添加菌糠和土壤可以有效减少侵蚀,易于植被修复。 相似文献
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添加PAM对城市绿地换填介质性质的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以土+砂+腐熟秸秆(SSJ)以及土+砂+生物质炭(SSS)为城市绿地换填介质,研究其在添加PAM质量浓度为0~1.5%时的理化性质变化,探寻PAM的适宜用量,以期为城市绿地土壤换填提供一定的理论和技术支撑。结果表明:添加PAM能够降低换填介质的容重,提高其饱和导水率和饱和含水量,且容重和饱和导水率随PAM用量的变化可以用二次曲线来描述。当PAM用量为1.5%时,换填介质的饱和导水率较PAM用量为1.0%时有下降的趋势,而容重则有上升的趋势。添加PAM可降低介质的COD解吸量。SSJ换填介质随PAM用量的增加,其氮、磷解吸量表现出增加趋势,而SSS换填介质随PAM用量的增加其氮、磷解吸量呈现出先减小后增大的变化趋势。综合来看,在PAM添加浓度为0~1.5%时,SSS介质优于SSJ介质。PAM在用量为1.0%时可以最大程度提高介质的保水和导水能力,降低COD解吸量。 相似文献
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苜蓿接种根瘤菌和施肥对铁尾矿砂基质改良效果的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
采用裂区试验设计方法,以铁尾矿砂为生长基质进行紫花苜蓿(Medicago sativa L.)盆栽试验,探讨了紫花苜蓿接种不同根瘤菌菌株和施肥水平对紫花苜蓿生长的影响,以筛选出明显促进紫花苜蓿生长的根瘤菌菌株与施肥水平的最佳组合。在最佳组合条件下,研究了紫花苜蓿连续种植2a后铁尾矿基质理化性质和生物学特性的变化。结果表明:(1)接种根瘤菌明显促进了紫花苜蓿根瘤重、根鲜重、地上部鲜重、株高的提高,其中以接种菌株17676的效果明显。(2)施肥对紫花苜蓿的生长有显著的促进作用。随着施肥水平的提高,紫花苜蓿的各项生长指标均逐渐增大,在5%施肥水平时最高,并且在5%施肥水平时紫花苜蓿地上部鲜重和株高与2.5%和1%2个施肥水平间差异显著。2.5%施肥水平下,紫花苜蓿根瘤重最大,但与5%施肥水平差异不显著。表明5%施肥水平对促进紫花苜蓿生长的效果最佳。(3)与对照(裸尾矿砂)相比,在5%施肥水平条件下,种植接种17676菌株的紫花苜蓿后,铁尾矿砂基质的理化性质和生物学特性均有了极为明显的改善(P0.01)。其中,容重显著下降,田间持水量和总孔隙度明显提高,pH值显著下降并接近中性,有机质和速效养分(碱解氮、速效磷、速效钾)含量显著提高,基质中的细菌、真菌和放线菌的数量以及土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和纤维素酶)活性明显提高。(4)与播种当年相比,种植紫花苜蓿2a的铁尾矿砂基质的理化性质和生物学特性均有不同程度的改善。其中,除了细菌和真菌数量以及有机质和碱解氮含量的提高效果不明显外,其他各项指标均达到了显著水平。表明5%有机肥水平条件下种植接种17676菌株的紫花苜蓿对铁尾矿砂基质的改良效果显著,紫花苜蓿种植年限对铁尾矿砂基质的改良效果也有重要作用。 相似文献
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聚丙烯酰胺施用量、初始含水率和容重对土壤水分入渗特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
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初始湿度对覆膜开孔蒸发水盐运移的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解初始含水率(湿度)变化对覆膜开孔蒸发的盐分与蒸发量的定量关系,通过不同湿度土壤的室内蒸发实验,研究了覆膜开孔率影响下土壤水分和盐分的运动特征.结果表明,初始含水率越大,不同覆膜条件下累积蒸发量越大,单位膜孔面积累积蒸发量(E_R)随开孔率增大而急剧减小.不同初始湿度的ER与覆膜开孔率的关系可用乘幂表示;表土返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加;不同含水率土壤的盐分浓度削面分布趋势一致,含水率越大,表层盐分浓度越大,含水率较小的土壤.盐分浓度在表层最大.在盐分含量最低点附近达到最小值,表层以下4-13cm的盐分浓度均小于初始值;不同覆膜开孔率条件下不同含水率土体剖面盐分浓度与垂直位置之间可用幂函数表示.研究表明,初始湿度对土壤水盐运动的影响存在定性特征,而覆膜开孔率对水盐运动的影响有定量关系可循. 相似文献
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为探索西北干旱地区不同质地土壤以及土壤温度和容重对微咸水上升毛管水运动特性的影响,通过模拟和室内试验,研究了土壤温度和容重对砂壤土和粉壤土上升毛管水运动特性的影响。分别建立了地下水补给量与土壤温度和容重之间的模型,毛管水上升高度与土壤温度和容重之间的模型,其中地下水补给量模型,砂壤土的绝对系数均达到0.96以上,计算值与模拟值最大相对偏差小于10.9%,粉壤土的绝对系数均达到0.96以上,计算值与模拟值最大相对偏差小于8.4%,毛管水上升高度模型,砂壤土的绝对系数均达到0.996以上,计算值与模拟值最大相对偏差小于8.37%,粉壤土的绝对系数均达到0.997以上,计算值与模拟值最大相对偏差小于11.9%,模型拟合程度较好,所建立方程符合实际情况。砂壤土盐分主要聚集在距地表1.70~2.20 m处,粉壤土盐分主要聚集在距地表0.3~1.3 m处,砂壤土土壤盐分分布受土壤温度和容重的影响较显著,而粉壤土土壤盐分分布受其影响并不显著。该研究结果可为盐碱化地区水盐管理提供科学依据。 相似文献
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Numerous studies have been conducted to examine the efficiency of PAM in controlling soil erosion under surface irrigation; however, there are fewer studies that have examined the effect of PAM on soil-water relations. This trickle irrigation laboratory study on a Jordanian clay loam soil addressed the effect of PAM on the spreading of the wetting front. PAM was added to the irrigation water under a trickle irrigation experiment where we irrigated the soil for 30 min. Four PAM concentrations (0.0, 5.0, 10.0, and 20.0 mg l?1) were used to examine its effect on the wetting front propagation in the soil. We also examined the effect of PAM on the soil water content, where we irrigated for 45 min, using two concentrations of PAM, 0.0 and 20.0 mg l?1. The soil water content was measured at depths of 0.0, 5.0, 10.0, 15.0, and 20.0 cm, 4 h, 24 h, and one week after completion of irrigation. PAM's effect on the soil water characteristic curve was studied using PAM concentrations of 0.0, 25, 50, and 100 mg l?1. In this study the spread of the wetting front on the soil surface and in the vertical and horizontal directions inside the soil profile increased when PAM was added to the irrigation water. As the PAM concentration increased the spreading of the wetting front increased. The average wetting front spreading increased in the vertical direction from 7.8 cm when PAM was not used to 8.3, 9.6, and 12.1 cm, for PAM concentrations of 5.0, 10.0, and 20.0 mg l?1, respectively. At the same time the average increase in the horizontal direction was from 18.4 to 18.5, 18.6, and 21.7 cm for PAM concentrations of 0.0, 5.0, 10.0, and 20.0 mg l?1, respectively. The second experiment showed that at a soil depth of 20 cm, volumetric soil water content (θv) was 15.2% when the irrigation water contained 20.0 mg l?1 of PAM compared to 13.9% when no PAM was added to the irrigation water. PAM did not have a significant effect on soil moisture characteristic curve. 相似文献
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微咸水入渗下施加PAM土壤水盐运移特性研究 总被引：11，自引：0，他引：11
土壤改良剂与微咸水灌溉相结合,对于合理开发利用微咸水、改善盐碱土结构及促进作物生长有着重要意义。基于一维垂直土柱积水入渗和水平土柱吸渗试验,研究了微咸水入渗条件下,不同聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)施量(0、0.02%、0.04%和0.06%)对盐碱土水盐运移特性的影响。结果表明:(1)微咸水入渗条件下,施加PAM能够降低土壤入渗速率,增加土壤保水性能。(2)施加PAM对Philip及Kostiakov入渗模型参数有显著影响,在PAM施量0.04%时,吸渗率S和经验系数K最小,而经验指数β最大。(3)在PAM施量为0.04%时,土壤饱和体积含水量最大,BrooksCorey模型进气吸力hd增加了15.30%,土壤持水性能显著提高;土壤水分扩散率最小,水分分布最均匀。(4)施加PAM能够显著提高土层的持水效率和微咸水的淋洗效果,在PAM施量为0.04%时,土层持水效率最高,盐分淋洗量最大。 相似文献
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为了阐明铁炉渣施加对稻田水养分动态的影响,对福州平原稻田不同铁炉渣施加水平下稻田水养分动态进行测定与分析。结果表明:对照、处理一、处理二、处理三样地稻田表层水中磷酸盐含量分别为657.3,622.2,546.8,474.1μg/L;铵氮含量分别为3.9,3.5,3.1,2.4mg/L;硫酸盐含量分别为82.8,69.1,66.0,69.6mg/L;溶解性有机碳含量分别为13.1,14.4,14.2,13.4mg/L。0-10cm土壤水中磷酸盐含量分别为135.4,141.7,161.1,201.4μg/L;铵氮含量分别为3.0,4.8,5.5,5.1mg/L;硫酸盐含量分别为84.6,59.1,81.6,70.6mg/L;溶解性有机碳含量分别为37.6,46.0,44.5,43.6mg/L。10-20cm土壤水中磷酸盐含量分别为68.6,100.3,113.8,141.6μg/L;铵氮含量分别为4.7,4.9,8.7,5.6mg/L;硫酸盐含量分别为81.9,75.1,62.8,60.0mg/L;溶解性有机碳含量分别为55.5,43.8,58.3,48.8mg/L。20-30cm土壤水中磷酸盐含量分别为138.0,156.1,166.6,188.6μg/L;铵氮含量分别为2.3,2.3,4.2,4.7mg/L;硫酸盐含量分别为78.6,61.5,70.2,73.3mg/L;溶解性有机碳含量分别为49.4,42.8,50.1,45.4mg/L。表层水中磷酸盐、铵氮和硫酸盐含量对照样地高于处理样地,0-30cm土壤水中磷酸盐、铵氮对照样地低于处理样地,硫酸盐含量高于处理样地,溶解性有机碳变化特征不明显。 相似文献
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为了充分发挥高分子土壤改良剂和一些天然土壤改良材料改土培肥作用,选取了高分子土壤改良剂聚丙烯酰胺（PAM）,分别与具有改土培肥功能的天然土壤改良材料——油渣、秸秆、蛭石、草炭、页岩、风化煤按不同用量混合施入土壤,利用湿筛法、称重法、重铬酸钾容量法、离心机法,测定对土壤水稳性团聚体、孔隙度、土壤有机质、有效含水量和水分蒸发等土壤理化性质的影响。结果表明:（1）各处理与单施PAM相比,对土壤孔隙度没有明显影响,但对土壤水稳性团聚体含量均有不同程度的提高,其中PAM与0.6%秸秆处理和PAM与0.3%油渣处理对其影响最为显著,较单施PAM提高4.9%和4.6%;（2）通过天然土壤改良剂自身的有机质含量测定以及PAM分别与六种天然土壤改良材料混合施入土壤培养前后有机质含量测定,结果分析得出,随着材料施入量增加,各处理培养前后土壤有机质含量呈现递增趋势;风化煤处理对土壤有机质含量增加显著,培养后其土壤损失有机质百分比较高,幅度约50%,页岩处理培养土壤损失有机质的百分比较少,幅度约为6%;（3）通过各处理在不同水吸力下土壤持水量和蒸发观测得出,PAM与3%的风化煤处理显著提高土壤有效水含量,PAM与1%的秸秆处理和PAM与1%的油渣处理显著提高了土壤抗蒸发能力。总体上,PAM与风化煤、PAM与油渣和PAM与秸秆处理对土壤结构、土壤有机质含量、土壤水分等方面有显著改善作用。这对进一步研制具有多重功能的土壤改良剂提供参考。 相似文献
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黄河三角洲湿地土壤毛管水运动特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以黄河三角洲湿地土壤为研究对象,采用土柱实验方法,设置1.3、1.4、1.5g·cm~(-3)共3个容重处理,实验时长120min,定时测定湿地盐碱土毛管水运动过程及积水入渗过程各指标,并通过Philip模型和Kostiakov模型拟合其动态规律性,以此了解黄河三角洲湿地土壤毛管水过程与运动特性。结果表明,不同容重条件下,湿地盐碱土毛管吸水过程各指标动态变化规律与非盐碱土一致;同等条件下,积水入渗过程各指标值均大于毛管吸水过程,各容重土壤积水入渗的初始入渗率和稳定入渗率分别在0.87~1.93cm·min-1和0.028~0.051cm·min-1,毛管吸水过程的相应指标值分别在0.32~0.43cm·min-1和0.025~0.034cm·min-1,入渗60min时,各容重积水入渗湿润锋距离和累积入渗量分别达到13.58~17.62cm和4.95~6.99cm,是同时刻毛管吸水的1.19~1.22倍和1.13~1.29倍。在实验观测的120min内,3种容重土壤毛管水上升高度与入渗湿润锋、累积毛管吸水量与累积入渗量间均存在显著的正相关关系(P0.05)。利用Philip模型、Kostiakov模型对土壤毛管吸水过程和积水入渗过程进行模拟,两种模型对3种容重土壤均具有良好的适应性,但Philip模型对毛管吸水过程的模拟效果最佳,其R2值均大于0.9639,Kostiakov模型则更适于积水入渗过程的模拟,其R2值大于0.8819。 相似文献
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不同生育期淋洗对微咸水滴灌玉米农田水盐及产量的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
为了明确不同淋洗时间对微咸水滴灌农田脱盐和增产的影响,在内蒙古河套灌区进步村节水综合试验站开展了微咸水滴灌试验,分别在拔节期(T1)、抽雄期(T2)、灌浆期(T3)设置1次畦灌淋洗,以及生育期无淋洗(CK)共4个处理,研究不同生育期淋洗对微咸水滴灌农田水盐及作物产量的影响。结果表明:不同生育期淋洗后0-60 cm平均土壤含水率提高了18.9%,且T1、T2和T3处理0-40 cm土壤含水率显著高于CK处理,持续时间分别为12,25,28天;生育期淋洗后土壤储水量和作物耗水量分别平均增加了20.92%和21.52%。生育期淋洗后膜内平均盐分降低了78.0%,拔节期、抽雄期、灌浆期淋洗后盐分分别下降了0.20,0.36,0.44 mS/cm。淋洗后膜内0-60 cm脱盐率平均提高55.01%,60-100 cm脱盐率平均提高125.79%,且淋洗后膜外脱盐率高于膜内,平均高38.90%。拔节期淋洗显著提高产量及其构成因子,产量提高了18.8%,穗长、穗宽和行粒数分别提高6.8%,5.5%,7.0%,收获指数提高了7.8%(P<0.05);抽雄期淋洗产量提高了8.1%(P<0.05),而灌浆期淋洗对产量无显著影响(P>0.05),故在拔节期淋洗土壤作物受盐分胁迫时间较短,增产效应最明显。 相似文献