我国西北内陆和东南沿海含盐土地区的大规模基础设施建设,促进了含盐冻土物理力学研究的发展。从含盐冻土的强度特征、冻融变形特性、水盐迁移规律以及细微观结构研究等4个方面,简要概述了国内外研究现状,总结了含盐冻土物理力学特性的研究进展。提出人工含盐冻土强度和变形特性研究中需增大试验负温范围,以获得氯化钠二次相变对冻土强度和冻融变形的影响规律;从冻融过程中未冻水含量、土水势、孔隙水压力和盐晶体相变等关键机制入手,研究含盐冻土的变形机理;指出现有测定水分、盐分、基质势和孔隙水压力等传感器不能满足室内试验对尺寸和精度的要求,采用微型化、精确化的传感器进行冻融过程中的水盐迁移参数监测,是建立合理的水-热-力-盐耦合模型的前提;提出可将未冻水含量作为微观尺度的孔径分布与宏观强度特性和水盐迁移模型联系的纽带,为建立微观与宏观的联系提供一种新思路。
为了有效揭示季节性冻土区农田土壤水盐空间演变机理,以野外大田试验为研究载体,设置了生物炭调控(CS)、秸秆调控(JS)、生物炭与秸秆联合调控(CJS)和对照组(BL)4种调控处理,分别测试了冻结期与融化期各土层处土壤能量累积效果、水盐空间分布特征,进而探究了冻融条件下土壤水盐迁移协同效应关系。研究结果表明:冻结期,秸秆的覆盖调控作用显著地提升了土壤保温效果,减少土壤热量散失,土壤冻结速率减慢,土壤水分在浅层的富集现象显著,同时,其有效地提升了土壤水分与盐分的协同效应关系,其中,JS处理条件下浅层土壤储盐量分别相对于BL、CS和CJS处理提升了42.4、18.4和18.0 g。融化期,生物炭与秸秆的联合调控作用增加了地表对于光照和热量的吸收,加快了土壤的融解速率,同时,土壤的持水能力增强,盐分淋洗效果显著,土壤水分与盐分的协同作用效果显著高于其他3种处理。为丰富寒区农田土壤水盐调控技术以及科学合理提升农业水土资源利用效率提供理论指导。
放射性核素在地下环境中的运移规律和风险评价以及影响核元素迁移的因素等基础问题越来越受到全社会重视。大量研究发现土壤胶体是影响核素在土壤和地下水中迁移的重要因素。自然界普遍的土壤存在着非均质性和非饱和流，它们是影响与制约污染物和胶体迁移的根本原因，也是长期困扰水文地质学家和土壤学家的难题。大量的研究发现核素可以随土壤胶体穿越非饱和带进入地下含水层。由于土壤的非均质性和非饱和流场引起土壤环境非常复杂，而这种复杂土壤环境对胶体协同污染物迁移的机制还不清楚。因而，本课题针对土壤非均质性和非饱和流问题，应用激光计算机断层扫描技术获取非均质土壤微观结构，通过室内结构土柱和非饱和土柱模拟野外复杂土壤微观环境，结合胶体迁移模型，来研究改变土壤微观环境对胶体协同核素污染物的迁移影响。本项目有助于揭示胶体协同的核元素污染地下水的发生机制，扩展纳米修复材料在环境治理和修复中的实际应用。
2016-01该文利用人工神经网络的BP模型建立了具有类似普通Kriging(OK)法和条件模拟(CS)运算目标的人工神经Kriging(NK)方法,在黄河河套平原进行了耕地和盐荒地初冻期、最大冻深期和融通期土壤水盐时空变异性的模拟和估值,通过NK法与OK法、CS法模拟、估值、检验结果及3种方法的理论变异函数、统计参数与实验变异函数的对比,结果表明NK法在消除滑动平均影响方面优于OK法,并以类似于CS法的空间变异性进行模拟,而且NK法有自身独特的优点,它不需要协方差函数的估计和变异函数的推求,对于含有一定特异值和一维到三维空间的扩展有更强的适应性,是对空间变异性应用研究方法的一种补充,同时拓宽了ANN的应用领域,具学科融合的优势。
【中文摘要】本书将地质统计学开拓用于水土工程科学领域，探讨水盐空间变异规律条件模拟理论及其应用，对促进新兴学科的发展具有重要意义。它是作者承担的三项国家自然科学基金项目研究成果的系统总结，主要内容包括：土壤水盐信息的空间变异与尺度效应，基本预测理论与实践，大区域复杂情况的预测理论与实践，条件模拟原理与实践，稳健变异函数的推求与分析方法。人工神经克立格法在冻土水盐一维空间估值，人工神经网络模型的区域性二维环境动态监测，将预测估计、条件模拟及空间数据处理方法构成理论、技术与方法配套的科学技术集成创新。总体上达到国际先进水平。具有突出的学术特色，重要的学术价值和广泛的应用前景，是我国第一部有关空间变异问题的研究性专著。本书可供水利工程、土壤物理、水文地质、地质矿业、精确农业和生态环境等有关科技人员和大专院校教师和博士、硕士生参考。
2005-01【中文摘要】用地质统计学（GS）条件模拟（CS）理论对非冻土水盐监测系统进行两种尺度时空变异模拟，与OK法比较CS的Cv接近实验值并较好重现水盐波动特性优点突出，但模拟值不如OK估计平均接近实验值，两种方法应根据不同目标结合使用；对非饱和带冻土的冻融过程定位观测发现；冻层形成具有GS的结构特征，首次用GS的CS理论对冻土水盐时空变异规律揭示，回避传统数值解法求参的复杂，简化了冻季外业采样，为冻土特性时空变异研究提供了新途径，将国外数学地质领域新兴的GS和CS在我国水利学科作了较系统的引进、开发和一定的创瓣。还用Co-Kriging 方法估计盐溶质及其离子品位空间变异性获得较好的效果。使学科中盐分时空变异研究薄弱之处得到加强，为稳健统计学应用作了准备。
1998