定水头法和降水头法测定黄土的饱和导水率(3)

258 太原科技大学学报 2010年

管水位较低,单位时刻内水量的变化大幅减少,而观测误差不变,使得观测精度大大降低,后期的计算结果出现较大幅度的振荡。3.2 降水头法土柱空间变化验证

为验证土柱是否存在空间变化范围,实验中同时测定了土柱的入流量和出流量,如图3

所示。

多。可见,降水头法进出口处流量并不匹配,观测土柱具有一定的空间变化范围。3.3 实验结果分析

定水头法在稳定条件下进行,土柱各处的通量相等,实验以出流量表示整个土柱的通量是可行的。定水头法测得的饱和导水率准确度较高。

降水头法公式推导的一个假设是认为土柱各处的通量一样,即某一时刻入流量与出流量一致。而实验是以入流量表示整个土柱的通量,这就会引起一定的误差。因出流量表现相对滞后,保持着较高的出流量,引起土柱内部水量减少,这又会使得入流量增大。因此用入流量的水位变化来计算饱和导水率时,就会得到一个较大的值。

在水位下降后期,入流量与出流量会趋于稳

图3 土柱进出水量变化

Fig.3Varietyofinflowandoutflowinsoilcolumn

定,从理论上来说,这个时期测得的饱和导水率应更接近于真实值。然而由于后期入流端观测管的水位已降至较低的水平,单位时刻内水位的下降高度有限,而实验的观测误差不能减少,使得计算的结果会有大幅度的振荡,在这个时期测饱和导水率就不太理想。

可见降水头法的入流量大部分时刻要小于出流量,最终两者趋于同一水平。同时土柱内的水量变化如图4所示,降水头法开始阶段,土柱内的水分为负值,表示水分流出较多。而在后期某时刻以后,土柱内水分变化量开始升高,

表示水分流入较

4 结论

实验结果表明定水头法测得的饱和导水率要略小于降水头法测得的饱和导水率,其原因可能在于土柱内的相具有一定的空间变化范围,观测段内的水分流入与水分流出不匹配,造成出流量表现相对滞后,引起土柱内部及入流端的通量增大,而计算采用入流处的相关数据,使得计算结果较定水头法计算结果偏大。因此在实际工作中使用定水头法较变水头法而言,测定的结果可能更接近于真实情况。

图4 降水头法土柱内水量变化Fig.4Pondagevarietyinsoilcolumnby

falling-headmethod

参考文献:

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