土壤溶质非均匀迁移层析成像示踪及尺度特性研究

由于土壤介质空间变异性和流动非线性，土壤中溶质表现出复杂的非均匀迁移规律，对于土壤溶质非均匀迁移的测定和计算是相当困难的、面临着诸多理论和实际问题。本项研究将发展全局性的溶质非均匀迁移过程及通量测定方法，采用层析成像方法示踪土壤溶质非均匀迁移过程，探讨溶质迁移非均匀性与水流非均匀运动特性之间关系，研究土壤溶质非均匀迁移机理，确立溶质非均匀迁移的尺度特性和尺度关系，发展溶质非均匀迁移尺度模型。解决与非饱和土壤环境问题紧密相连，在理论上和实际上都十分重要的的土壤溶质非均匀迁移观测和尺度模拟问题。这一项目将有效的帮助我们准确了解土壤非饱和条件下溶质的运动迁移途径，梯度变化以及时空变化规律，研究成果对于水资源利用，污染控制，风险评价以及治理方案设计都至关重要。

本项目针对不同的流动边界条件，在不同的实验尺度以及土壤质地条件下，开展了层析成像示踪试验，多离子非均匀流动过程示踪试验，发展了全局性的溶质非均匀迁移过程及通量测定方法，从试验方法和理论上对非均匀流动的机理问题进行了探索，明确了不同土壤介质条件下的非均匀流动变化规律，揭示了非均匀条件下水流运动对于溶质迁移的作用机理。研究了流动过程中溶质迁移非均匀性与水流非均匀运动特性之间关系，确立了溶质非均匀迁移的尺度特性和尺度关系，发展溶质非均匀迁移尺度模型，在非均匀流动机理认识的基础上，解决了非均匀流动描述问题，提出了基于通量的非均匀流动模拟体系，发展了全新的土壤非均匀水流运动和溶质迁移模型，解决了等效参数的获取问题，分析和验证了模型理论体系以及模拟效果。发表SCI，EI，ISTP检索论文10余篇，获得省部级奖项3项。