土壤学报

作者：侯玉松，辛虎，刘苏，胡晓农，苏靖芳，吴吉春，邢立亭

单位：侯玉松，济南大学水利与环境学院, 济南 250022；,辛虎，济南大学水利与环境学院, 济南 250022；,刘苏，济南大学水利与环境学院, 济南 250022；,胡晓农，济南大学水利与环境学院, 济南 250022；,苏靖芳，中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008；,吴吉春，南京大学地球科学与工程学院, 南京 210023；,邢立亭，济南大学水利与环境学院, 济南 250022；,

关键词：地下水渗流特性;土壤颗粒;胶结度;孔隙尺度结构;数值模拟

基金：国家自然科学基金项目（42002257）、山东省自然科学基金项目（ZR2020QD123）、济南大学博士基金项目（XBS1911）共同资助

饱和土壤中地下水渗流过程的研究在诸多领域具有重要意义，土壤孔隙尺度结构差异对地下水渗流特性有显著影响。土壤颗粒胶结度是土壤的基本属性之一，但是目前针对不同胶结度的土壤孔隙尺度结构差异对地下水渗流影响的研究尚少。采用整体重排算法构建不同胶结度的土壤介质孔隙尺度结构，基于此运用有限元软件模拟介质中地下水渗流过程开展相关研究。结果表明：土壤颗粒胶结度对饱和土壤中地下水渗流具有显著影响。随着胶结土壤颗粒百分数Pc从0增至60.20%，流场的变异函数增大了70.15%（从1.233到2.098），即随着胶结度增大，流速空间非均质性显著增强。此外，沿地下水主要流动方向和垂直于主要流动方向上的流速概率密度分布函数均越来越发散。流速接近平均流速的区域减少，不流动区、优势流区同时显著增大。当Pc从0增至60.20%时，地下水中不流动区比例增大了23倍（从2.06%到48.31%），而优势流区比例增大了将近9倍（从0.27%到2.41%）。当平均流速不同时，渗流特征的以上变化趋势保持不变。此外，本研究发现不同胶结度介质间的孔隙尺度结构差异正是引起地下水渗流特性发生上述变化的内在原因。

来源：2024年第2期

《土壤学报》期刊编辑部

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