【摘 要】
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优先流是一种快速非平衡的土壤水分运动,是地下水迅速补给及污染物运移的重要途径。土壤孔隙结构是影响水分运动较为直接的因素,因此本文选取直径和连通性两个因素,通过开展大孔隙土柱室内试验,研究了近饱和条件下的优先水流和溶质运移规律,结合Hydrus-1D软件中的双重渗透性模型对土壤入渗过程进行了模拟,并与扩展单域模型的模拟结果进行了对比。同时选用溶质质量早期5%的归一化到达时间（P0.05）定量评价了优
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:41790431）；
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优先流是一种快速非平衡的土壤水分运动,是地下水迅速补给及污染物运移的重要途径。土壤孔隙结构是影响水分运动较为直接的因素,因此本文选取直径和连通性两个因素,通过开展大孔隙土柱室内试验,研究了近饱和条件下的优先水流和溶质运移规律,结合Hydrus-1D软件中的双重渗透性模型对土壤入渗过程进行了模拟,并与扩展单域模型的模拟结果进行了对比。同时选用溶质质量早期5%的归一化到达时间（P0.05）定量评价了优先流程度,结合局部分析法对大孔隙相关参数αf、nf、ksf、ksa进行了敏感性分析。论文取得的主要结论如下:（1）阐明了不同降雨强度下优先流的响应特征和变化规律。大孔隙土柱对降雨的响应较为敏感,随大孔隙域直径增加和结构连通性越好,其响应就越迅速,累积出流量也越大。大孔隙土柱的出流速率随降雨强度的减小而减小,变异系数较高,出流速率较不稳定,而均质土柱的累积出流量在降雨期间呈均匀上升趋势,几乎不受降雨强度变化所影响。（2）分别采用双重渗透性模型和扩展单域模型对大孔隙土柱中的优先流运移过程进行了模拟。结果表明,双重渗透性模型对于大孔隙土柱的累积出流过程、含水量动态变化的模拟效果较好,具有较高的模拟精度;扩展单域模型对于大孔隙土柱中的累积出流过程的模拟较好,而对于含水量的模拟敏感性较差,模拟结果较不稳定,该模型的模拟效果较双重渗透性模型差。（3）溶质的优先迁移特征主要体现在穿透曲线的不对称性和拖尾现象上。较于均质土柱来说,大孔隙土柱中的溶质有着较早的初始穿透、峰值出现时间以及较高的累积淋出量,且该现象随着大孔隙域直径增加、连通性越好而愈加明显。（4）采用溶质质量早期5%的归一化到达时间（P0.05）定量评价了优先流程度。发现P0.05随大孔隙域直径的增加而减小,说明优先流程度随大孔隙域直径的增加而增加;而对于不同大孔隙域连通性土柱来说,P0.05值从小到大顺序依次为贯穿、上连通、下连通、不连通大孔隙土柱,该现象与优先水流的快速穿透特征基本相符。（5）构建模型对大孔隙土柱中的溶质优先迁移过程进行了模拟,模型较好地拟合了实测溶质穿透曲线的趋势,模拟值与实测值基本吻合。同时,结合局部分析法对大孔隙域相关参数αf、nf、ksf、ksa（特征孔隙半径倒数、孔隙大小分布指数、大孔隙域饱和水力传导系数、两域间的相对水力传导系数）进行了敏感性分析,发现溶质穿透曲线对参数的敏感程度排序为:nf＞ksa＞αf＞ksf。
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