水—土化学力学耦合作用研究进展

土体流固耦合理论研究进展陆培毅;韩亚飞;王成华【摘要】传统的渗流计算和变形计算是分开进行,方法虽然简单,但不符合工程实际且精度较低.经过国内外的学者在渗流场和应力场耦合问题上的大量研究,得出了从不同角度开展的耦合理论.为了体现出每种理论的本质和不同理论之间的区别和联系,对流固耦合理论从计算域耦合,基本未知量耦合,参数耦合和本构关系耦合4个方面进行了分类、评价.得出结论计算域耦精度较低但计算简便,基本未知数耦合理论完善,参数耦合仅针对某一类土建立,缺乏普遍性,本构关系耦合需进一步在黏性土中研究.【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)009【总页数】7页(P53-59)【关键词】岩土工程;流固耦合;计算域;本构关系;基本未知数【作者】陆培毅;韩亚飞;王成华【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津300350;天津大学建筑工程学院,天津300350;天津大学建筑工程学院,天津300350【正文语种】中文【中图分类】TU4330 引言土体流固耦合是研究土体渗流场和应力场之间的相互作用，涉及到土力学，流体力学和两学科的交叉。

太沙基最早提出有效应力原理并基于该原理提出了一维固结理论。

此后，比奥基于弹性理论，平衡条件，连续条件等提出了真三维固结理论[1]，以上两种理论是土力学中最具有代表性的流固耦合理论。

后来，诸多学者分别从耦合形式，有限元等方面对以上两种理论进行了改进和应用，形成了现在的流固耦合理论。

假设条件和耦合角度的不同，得出耦合理论的适用范围和精度也不尽相同。

因此有必要弄清各种耦合理论的前提条件、内在联系、区别和优缺点。

所以笔者对现有的耦合理论从计算域耦合、基本未知数耦合、参数耦合和本构关系耦合4个方面进行分类，目的在深入了解每种理论并总结优缺点，以便在理论指导实际工程时做到扬长避短。

1 计算域耦合1.1 概述计算域之间的耦合是指固体域和流体域之间的相互作用，按作用机理可以分为两种，一种是固体域和流体域部分或完全重叠在一起。

库水作用下滑坡土体渗流与蠕变耦合试验研究
王力;孙文铎;王世梅;胡秋芬;陈玙珊;南芳芸
【期刊名称】《长江科学院院报》
【年(卷),期】2024(41)2
【摘要】水库滑坡变形具有显著的渗流与蠕变耦合效应。

为此,采用自主研发的渗流与蠕变耦合三轴试验仪,分别开展了渗流对蠕变的影响以及变形对渗流的影响试验研究,并改进GDS三轴仪完成了高精度控制和量测的渗流与蠕变耦合试验。

结果表明:渗流作用下,土样体积变形随时间先逐渐增大后缓慢减小,主要原因是超孔隙水压力导致围压卸荷,使得土样产生回弹变形,但渗透压力持续作用于土体,使得土样体积持续缓慢减小;获取了渗流过程中土样体积的变化结果,分别建立了渗流开始前试样e-k(孔隙比-渗透系数)关系曲线及渗流稳定后试样e-k关系曲线,结果表明考虑变形影响的e-k关系曲线更能反映土体的流固耦合效应。

研究成果可望为水库滑坡变形演化预测提供更加科学严密的理论和方法。

【总页数】7页(P128-134)
【作者】王力;孙文铎;王世梅;胡秋芬;陈玙珊;南芳芸
【作者单位】三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室;三峡大学土木与建筑学院;中国地质大学(武汉)湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU41
【相关文献】
1.煤岩渗流——蠕变耦合作用下声发射试验研究
2.考虑渗流与蠕变耦合作用的水库滑坡变形数值分析
3.应力-渗流-化学多场耦合作用下混凝土蠕变特性试验研究——以龙口港工程为例
4.加卸载条件下石英岩蠕变–渗流耦合规律试验研究
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库水位升降作用下土质岸坡水与土体相互作用机理发表时间：2014-11-25T09:52:03.890Z 来源：《价值工程》2014年第5月中旬供稿作者：梁学战[导读] 库水对岩土体的侵蚀作用水库蓄水以后，水库中巨大水体使库面水域变得更加开阔。

梁学战 LIANG Xue-zhan；王涛 WANG Tao；肖耀廷 XIAO Yao-ting（湖北文理学院建筑工程学院，襄阳 441053）（College of Architecture and Engineering，Hubei University of Arts and Science，Xiangyang 441053，China）摘要：本文从库水位周期性升降过程中水与土体物理作用、水与土体化学作用及水与土体力学作用三个方面，系统分析库水位升降作用下土质岸坡水与土体相互作用机理。

结果表明：水与土体的物理化学作用，在水位周期性升降初期作用显著，随着周期性升降次数的增加，土体力学参数变化基本趋于稳定；水与土体力学作用，在库水位升降过程中，静水压力和动水渗透压力作用与土体的渗透性及水位升降速率有关，浮托力与岸坡的形状及淹没程度有关，岸坡土体基质吸力值随含水量的增加减小较快。

Abstract: This paper, from three aspects of the physical action of water and soil in process of reservoir water level fluctuation, the chemical action of water and soil and mechanics action of water and soil, systematically analyses the mechanism of interaction between water and soil of soil bank under fluctuation of reservoir water level. As a result, the physical action of water and soil is affected obviously in the fluctuation of water level, the variation of soil mechanics parameter tends to be stable with the increase of the number of fluctuation cycles. In the process of reservoir water level fluctuation, hydrostatic and hydrodynamic seepage pressure relates to the soil permeability and water level fluctuation rate, uplift force, shape of slope, flooding degree; bank soil matric suction decreases rapidly with the increase of moisture content.关键词：岩土力学；水位升降；土质边坡；水土作用；机理Key words: rock and soil mechanics；fluctuation of water level；soil slope；action of water and soil；mechanism 中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）14-0122-02 引言三峡库区土质岸坡多分布在库区山前的河谷两岸，库水位周期性的循环涨落必将引起岸坡地下水位长期周期性波动，岸坡水土作用加剧，导致土体饱水软化，土体成分发生变化，改变土体的物理力学参数，引起坡体渗流场、应力场的变化，影响岸坡的稳定性[1]。

科技风2018年2月工程技术D01：10.19392/j.c n k i.1671-7341.201805094水工混凝土溶蚀试验方法的应用研究综述陈沁宇陈信宇江苏省南京市河海大学江苏南京210000摘要：总结目前国内外混凝土溶蚀试验研究的研究现状，介绍混凝土溶蚀试验常用的试验方法以及影响混凝土耐久性的外 部因素。

重点对溶蚀试验方案作出归纳和总结，指出各方法的优缺点。

最后在现有的溶蚀试验的研究成果上提出有待解决的问 题和展望。

关键词！水工混凝土；溶蚀；试验方法1概述水工混凝土，顾名思义，就是用于水工建筑物的混凝土。

水工混凝土长期与大气和水接触，常会受到日晒、冲刷和溶蚀 等作用。

本文着重论述溶蚀作用对混凝土的影响。

林芳荣[1]在文献中指出，混凝土的溶蚀可以大致分成三个 阶段:第一阶段:混凝土浅表的石灰溶解并附着在混凝土表面 形成一层饱和层;第二阶段:混凝土表面的石灰向周围水环境 中扩散;第三阶段：混凝土内部的石灰沿着毛细管向外扩散。

自那时起，混凝土溶蚀问题开始逐渐受到国内学者的高度关注。

由于水工混凝土在不同水环境中所受的水压力不同，可将 混凝土在水中的溶蚀过程分为两类，即：（1)接触溶蚀：当混凝 土所受水压力小到可忽略时所受到的溶蚀作用；（2)渗透溶蚀：当混凝土所受水压力不可忽略时所受到的溶蚀作用。

大坝蓄 水后，混凝土大面积与水接触，会产生接触溶蚀；同时，在水的 压力作用下，渗水不可避免，会产生渗透溶蚀。

在长时间溶蚀 过程中，混凝土的钙离子会流失，胶结物会受到破坏，这也是水 工混凝土的常见病害之一。

为了研究水工混凝土的溶蚀机理，必定要对其做一系列的实验。

而溶蚀试验是一个需要耗费大 量的人力、物力、财力和时间的漫长试验过程，。

目前，混凝土 的溶蚀试验尚没有统一的标准方法，本文主要就混凝土溶蚀特 性的试验方法进行总结评述。

2国内外研究现状第一类方法是浸泡法。

其中，浸泡法又分为直接浸泡法和 破碎浸泡法。

土壤水文过程与地下水补给相关研究进展引言：土壤水文过程与地下水补给是地球水循环过程中的重要组成部分，对于水资源管理和生态系统健康至关重要。

本文将探讨土壤水文过程、地下水补给机制以及相关研究进展，以期增加对土壤水文过程与地下水补给相关问题的理解。

主体：一、土壤水文过程1.1 土壤水循环土壤中的水经历蒸发、降水、入渗、径流等过程，构成了复杂的土壤水文循环系统。

这其中，入渗和蒸发是土壤水文过程的两个关键环节。

1.2 土壤保水能力土壤保水能力是指土壤对水分的吸附、储存和释放能力。

土壤的物理特性、粘土含量、有机质含量等因素影响着土壤保水能力强弱，从而决定了土壤中水分的分布与动态变化。

1.3 土壤渗透性土壤渗透性是土壤水文过程中的重要指标，它决定了降水入渗到土壤中的速度和深度。

土壤质地、孔隙结构、孔隙度等因素影响着土壤渗透性的大小。

二、地下水补给机制2.1 渗流入渗补给渗流入渗是指地表水通过土壤的孔隙系统向地下渗透的过程。

降水后的地表径流和入渗水量的一部分会通过渗流入渗进入地下水系统，经过一系列的水文过程，补给地下水。

2.2 汇流补给汇流补给是指地表水流向河流、湖泊和湿地，并最终进入地下水系统。

降水过程中，地表径流可通过地下深流、地下河流等途径向地下水补给。

2.3 植物蒸腾补给植物通过根系吸收土壤中的水分，经过蒸腾作用释放到大气中。

这种方式是土壤水分进入大气的途径，同时也是地下水补给的一种形式。

三、相关研究进展3.1 水文模型水文模型在土壤水文过程与地下水补给研究中发挥着重要作用。

通过建立数学模型，可以模拟土壤水分运动过程和地下水补给的时空变化，为水资源管理和生态系统保护提供科学依据。

3.2 遥感技术的应用遥感技术可以获取大面积、高时空分辨率的土壤水分信息。

利用遥感技术，可以监测和预测土壤水文过程与地下水补给，为农业生产和水资源利用提供数据支持。

3.3 水稳定同位素研究水稳定同位素研究可以揭示水分来源和循环过程。

第10卷　第3期中国地质灾害与防治学报Vol.10　No.3 1999年9月T HE CHIN ESE JO U RN A L OF GEO L OG ICA L HA ZA RD A N D CO NT RO L Sept.1999水-岩土化学作用与地质灾害防治X汤连生X X 王思敬(中国科学院地质研究所工程地质力学开放实验室,北京,100029) 张鹏程 唐　诚(中山大学地球科学系,广州,510275) (中国科学院南海海洋研究所,广州,510301) 提要　水-岩土化学作用对岩土力学效应的研究是岩土力学中亟待开拓的研究领域,此方面的研究及其应用将直接导致地质灾害研究领域中新认识的出现,并在地质灾害机理与防治研究及环境地质研究等方面具有广泛的应用前景。

本文对常温常压下,不同岩石在不同循环流速的水化学溶液中抗压强度的变化进行了试验研究,主要对水化学作用对岩石的力学效应的作用机理进行了分析,同时也分析了水化学作用对土体力学性质的影响,讨论了其定量描述的可能性及扩展到更广泛的应用研究领域的前景,其中对一些典型的与水化学作用有关的地质灾害作了分析,并对地质灾害防治的研究思路进行了探讨。

关键词　水-岩土化学作用　地质灾害　变形破坏　力学效应　防治一、水化学作用对岩石力学性质的影响1.水-岩化学作用水岩化学对岩石的作用是一种复杂的岩石强度的腐蚀过程。

强度腐蚀的化学作用过程的机理研究已涉及到有:(1)水的pH值的作用;(2)全等溶解作用;(3)非全等溶解作用(水解作用);(4)离子交换作用;(5)温度的影响;(6)压力的影响。

其机理很复杂,有各种解释,其中也有以能量的观点来解释水化学作用导致岩石力学性质改变的机理。

例如, Westw ood(1974)发现,当被测矿物上单层吸收的静电势为零时,玻璃和石英的压缩硬度最大,当静电势变高时,其压缩硬度就变小。

Dunning et al.(1984)、Boo zeretal(1963)和Sw olfs(1971)在对石英的裂隙渗透实验与砂岩的抗压实验中发现,由于水化学环境的作用而造成的被测矿物的表面自由能的减少。

流固耦合问题研究进展及展望流固耦合问题研究进展及展望流固耦合问题研究进展及展望摘要：天然岩体大多数为多相不连续介质，岩体内充满着诸如节理、裂隙、断层、接触带、剪切带等各种各样的不连续面，为地下水提供了储存和运动的场所。

地下水的渗流以渗透应力作用于岩体，影响岩体中应力场的分布；同时岩体应力场的改变使裂隙产生变形，从而影响了裂隙的渗透性能，因此，流固耦合问题研究主要考虑流体在固体中的变化规律，尤其是流体渗流与和岩体应力之间的耦合作用,通过对国内外相关文献的分析与整理，从流固耦合的研究现状、特点、研究方法及展望这四个方面进行了论述。

关键词：流固耦合；岩体；地下水；研究方法；渗流中图分类号：X523文献标识码： A 文章编号：天然岩石不只是单一固相介质，尚有固相、液相和气相并存的多孔介质组合，岩石经历了漫长的成岩和改造历史，其内部富含各种缺陷，包括微裂纹、孔隙以及节理裂隙等宏观非连续面，它们的存在为地下水提供了储存和运动的场所。

地下水的渗流还以渗透应力作用于岩体，影响岩体中应力场的分布，同时岩体应力场的改变往往使裂隙产生变形，影响裂隙的渗透性能，所以渗流场随着裂隙渗透性的变化重新分布，因此，在许多情况下必须考虑流体,包括液体(油或水)、气体(天然气、煤矿瓦斯等)在多孔介质中的流动规律及其对岩体本身的变形或强度造成的影响，即应考虑岩体内应力场与渗流场之间的相互耦合作用。

近年来，流固耦合问题越来越受到人们的重视，这方面的研究涉及许多领域，在采矿领域，涉及地热开发，石油开采中的流固耦合渗流，采矿围岩突水问题等。

在建筑工程领域，包括地下水抽取引起的地面沉降问题，基坑渗流引起变形问题，坝基渗流及稳定性问题，隧道建设等。

在环境工程领域涉及地下核废料存储，城市垃圾废弃物处理等以及生物医学工程等领域，这一问题的研究对促进科技进步和解决实际工程技术问题有着重要意义。

1 国内外研究现状关于岩体和流体相互作用研究最早见诸K.Terzaghi对有关地面沉降研究，其内容主要限于考虑一维弹性孔隙介质中饱和流体流动时的固结，提出了著名的有效应力公式，迄今该公式仍是研究岩体和流体相互作用的基础公式之一。

土壤水分运移模拟研究进展随着全球气候变化的加剧，水资源的运用和管理问题日益突显。

土壤作为水分的重要储存和传输介质，对水资源的管理和利用起着至关重要的作用。

因此，研究土壤水分运移规律，有助于科学有效地利用水资源，提高土壤水分利用率，促进可持续发展。

近年来，土壤水分运移模拟研究在国内外得到了广泛的关注。

本文将综述土壤水分运移模拟研究的进展，并探讨未来的发展方向。

土壤水分运移模拟研究始于上世纪六十年代，当时主要采用经验公式和经验模型进行水分运移模拟。

随着计算机技术的发展和对土壤水分运移过程认识的不断深入，土壤水分运移模拟研究逐渐转向利用数学模型来模拟和分析土壤水分运移规律。

目前，土壤水分运移模拟研究已经进入到基于物理学原理的过程模型时代。

二、土壤水分运移模拟的数学模型目前，常用的土壤水分运移模拟数学模型主要包括物理过程模型和经验统计模型两种类型。

1.物理过程模型物理过程模型是基于土壤水分传输过程的物理学原理，采用连续方程和边界条件来描述土壤水分以及水分运动过程。

其中最常用的物理过程模型包括Richard方程、Green-Ampt方程、Brooks-Corey模型、Van Genuchten模型等等。

其中，Richard方程是应用最为广泛的一种土壤水分运移模拟模型，它描述了土壤中的洛伦茨力、重力和毛细力对水分的影响，是一种基于不可压缩流体的连续方程。

2.经验统计模型经验统计模型基于观测数据，通过统计学方法建立起来的模型。

它主要是针对在实际工作中观测数据不够充分的情况下，采用一定的数学方法来推算和模拟土壤水分运移规律。

其中，常见的经验统计模型包括水分平衡方程、水分运移守恒方程、线性滤波器等。

土壤水分运移模拟的研究和应用主要分为两个方面：1.数值仿真数值仿真是通过数学模型对土壤水分运移过程模拟和预测。

数值仿真的方法主要包括有限元法和有限体积法等。

2.水文模拟水文模拟是通过建立水文模型来模拟土壤水分运移过程，以预测降雨和地下水的响应。

土壤水分运移模拟研究进展随着气候变化和人类活动的影响，土壤水分的运移对环境和农业生产具有重要的影响。

因此，土壤水分运移模拟成为了国内外研究的热点之一。

本文将对土壤水分运移模拟的研究进展进行综述。

一、模型分类目前，土壤水分运移模拟模型主要可以分为两大类：物理模型和统计模型。

物理模型是通过对各种动力学方程以及天文、地理、气象等数据进行数学描述，再通过计算来模拟水分运移的过程。

统计模型则是通过大量的实测数据进行拟合，建立关于土壤及其水分运移的统计模型，并通过模型参数进行预测。

二、模型应用1. 水资源管理土壤水分运移模拟对于水资源管理具有很大的帮助，可以通过模型对空间和时间上的水分分布进行研究，为水资源的开发利用提供科学依据。

2. 农业生产土壤水分对于农业生产具有重要的影响，特别是在干旱和半干旱地区。

土壤水分运移模拟可以帮助农业生产者制定合理的灌溉方案，提高土地的水分利用效率。

3. 土地利用规划土壤水分运移模拟可以结合土地利用规划，为土地的合理利用提供科学依据。

模型可以为土壤肥力、植物生长等提供数据，对决策者制定科学的土地利用规划有很大的帮助。

三、模型发展趋势随着数据采集技术、计算机技术的不断进步，土壤水分运移模拟模型的精度和可靠性得到进一步提高。

同时，建立多元、全球、分配化的大尺度土壤水分运移模型已经成为一个新的研究热点，将为生态系统保护和气候变化研究提供科学依据。

总之，土壤水分运移模拟模型已经成为当下研究的热点之一，其在气候变化、农业生产和水资源管理等方面具有重要应用价值。

模型发展的趋势是向多元化、全球化、分配化发展，对生态环境的保护和气候变化问题的研究具有重要作用。

根土复合体力学效应及其模型构建研究进展与展望谢祥荣;陈正发;朱贞彦;徐兴倩;阎凯;李博;段青松;李淑芳;张川【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2024(38)2【摘要】[目的]为探究根土复合体的力学效应机理及模型方法应用。

[方法]采用文献分析和对比分析法,归纳分析根土复合体概念和内涵、根土复合体力学效应及力学模型原理、优缺点以及适用范围。

[结果](1)根土复合体是根系与土体之间力学耦合效应的复合整体,根系在土体中交叉缠绕,起到加固作用;(2)根系与土体力学关系实质上是根土复合体土力、水力和复合力学特性作用的结果,土力特性、水力特性分别侧重研究根系对土体的影响和土中水分对土体和根系的影响,复合力学特性侧重于根土复合体自身特性对植物根系特征以及结构的直接影响,从而通过三者作用使根系与土体的力学关系处于动态平衡之中;(3)根土复合体复合力学模型研究较土力和水力学模型略少,土力学和水力学模型都是根据量化参数,通过参数间对比来衡量固土效果,但复合力学特性同时涉及土力特性和水力特性,考虑全面,应是未来研究的重点方向。

[结论]未来在开展冻融循环、干湿交替、干热循环对不同地区根系与土体相互作用的影响、多类型植物混种抗剪强度、化学作用和微生物作用对土水特性影响机理及复合模型构建等方面有待深入研究。

研究结果可为生态脆弱区植被恢复、水土保持和可持续发展等提供重要的理论价值和工程借鉴意义。

【总页数】17页(P13-28)【作者】谢祥荣;陈正发;朱贞彦;徐兴倩;阎凯;李博;段青松;李淑芳;张川【作者单位】云南农业大学水利学院;自然资源部云南山间盆地土地利用野外科学观测研究站;云南水务投资股份有限公司;云南农业大学资源与环境学院;中国矿业大学中国资源型城市转型发展与乡村振兴研究中心【正文语种】中文【中图分类】S157.2【相关文献】1.植物根-土复合体剪切试验及其力学模型研究现状与展望2.植物根——土复合体固坡力学效应及模型研究现状与进展3.喀斯特坡地拉巴豆地埂篱根及根-土复合体力学特性4.贺兰山3种乔木单根及根土复合体力学特性5.黄河源区不同禁牧年限对垂穗披碱草单根及其根-土复合体力学强度特征的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

水岩作用研究现状及发展趋势水岩作用研究现状及趋势水岩作用是指：水、热液和岩石在岩石固相线以下的温度、压力范围内进行的各种化学反应和物理化学作用。

它是一种基本的地球化学作用，导致了化学元素、同位素在岩石与水之问重新分配，是元素活化、迁移及整个地球化学质量平衡过程的一种潜在因素。

因此，它并不局限于某一种地质过程，而是广泛地存在于地壳乃至上地幔中。

在水岩作用中，基本的地球化学、物理化学方式有：①流体对固相的溶解淋滤和交代，②固液两相间的同位索交换，③氧化一还原，④流体、地下水中的元素在固相表面的吸附，⑤流体、地下水流经细孔隙岩石时发生的渗滤分异。

以上①、②两项在热液活动中有着广泛的意义。

水岩作用的主要地球化学特点如下：①水岩作用以流体、地下水和岩石之间存在的化学或同位素的不平衡为前提，并且是一个非平衡的地球化学过程②水岩作用的地球化学效应，与同一体系中诸矿物或元素问的差异行为有关，这种差异是元素选择性迁移、栝化及矿物间同位素非平衡现象的原因，⑤水岩作用是一个与时间有很大关系的过程，尤其是一些受局部性、暂时性热源控制的水岩作用，表现得更为明显。

由于上述原因，水岩作用研究的一个关键问题，就是阐明整个过程的动力学效应。

地球化学动力学理论是水岩作用地球化学研究的主要理论工具，在今后的一段时间内将是地球化学理论的一个重要发展方向。

水岩作用对各种地质构造、工程施工都有很重要的影响，目前，主要研究以下几个方面：1、低温地热系统水岩作用的实验研究。

用水——岩反应实验模拟了开采条件下天然地热水的化学组分，研究开采引起的水化学性质改变的主要控制因素和过程，认为其机理通常是储层中水岩反应的重新整。

实验结果揭示出储层中水岩比发生了局部变化，从理论上找到了地热水资源开发中的水动力学过程和水化学过程的结合点，在实践找到到了调节、控制和改良水质的技术途径和方法。

2、红层泥岩水岩作用特征研究。

红层中的泥岩具有透水性弱、亲水性强，遇水易软化、塑变，抗风化能力弱，易崩解等特性。

土壤水力学参数数值反演方法研究进展周晓冰（青岛大学，山东青岛266071）摘要：数值反演方法是一种间接测定土壤水力学参数的方法。

本文介绍了数值反演方法发展的历程和该法使用中存在的问题以及解决方法。

关键词：土壤水力学参数；间接方法；数值反演中图分类号：P627文献标识码：A 文章编号：1671-1602（2018）09-0132-01土壤水力性质是水分运动方程的重要参数，主要包括水力传导率K (θ)、土壤水分特征曲线θ(h )等。

其中水力传导率K (θ)决定了水和溶质在土壤中的运移速率，土壤水分特征曲线表示土壤水分含量与压力水头的函数关系，是建立土壤水分运动数学模型的基础，这些参数的可靠性直接影响着水分运动模型预测的准确性[1]。

尽管有许多实验室和田间方法可以用来确定包气带中以土壤水分特征曲线和非饱和水力传导率为代表的土壤水力性质，但大多数方法需要静态或稳态流条件来满足相应分析方法的假设或需要较精密的仪器，这使得测量耗时耗力，可行性不高。

因此，人们开始发展间接的方法来估计及土壤水力性质。

间接方法有土壤转换函数法、物理-经验法、分形几何法、土壤形态学法和数值反演方法等[2]。

数值反演方法具有以下优点：（1）不需要精密的测量仪器；（2）在初始和边界条件上比直接方法方法更加灵活，不需要达到稳态；（3）可以从单个瞬态流实验同时估算土壤水分特征曲线和非饱和导水率函数；（4）为优化参数提供置信区间，因此受到研究者的关注。

反演方法估计土壤水力性质参数在国外已有较长时间的研究。

反演方法首先由Gardner [3]应用于压力板出流方法，将饱和的土样置于密闭压力室的多孔板上，并逐步对其进行加压，在每次压力增加后测量出流量直至平衡，以此计算水力传导率和扩散率。

Whisler 和Watson [4]（1968）首次提出应用计算机模型估算土壤水力参数，他们通过匹配土壤排水流量的模拟值和实测值估计了土壤的非饱和导水率。

Zachman [5]等人（1981）使用土壤排水数据进行模拟表示，如果累计排水量与预测量值相吻合，则可获得最佳优化参数结果。

简论水肥耦合对作物的影响研究进展摘要：综述了水肥耦合效应的概念、类型以及水肥耦合对作物生长发育、品质及各元素代谢的影响等方面的研究进展，并对水肥耦合效应的应用前景进行展望。

关键词：水肥耦合；作物；影响；概念中图分类号S365 文献标识码 A 文章编号1007-5739（2014）05-0233-02我国水资源紧缺，总水量仅占世界的6%，人均持水量仅为世界平均水平的1/4。

当前，我国农业发展方式粗放、资源消耗过大，尤其是水、肥资源消耗巨大，导致资源浪费严重。

水、肥、气、热是影响农作物生长的主要因素，而在上述4个因素中水与肥占主要作用。

大量研究证明：水分和养分的结合能有效提高水肥利用率。

有效施肥可促进作物对水分的利用率，还可提高作物的产量，而且对其品质也有明显的影响。

因此，在农业生产中可以通过调节水肥达到增加产量、提高品质、促进农业生产效率的目的。

这也就是俗话说的“有收无收在于水、收多收少在于肥”。

大部分农民受这一传统观念的影响，认为大量施用化肥可以增加作物的产量，非但没有收到预期的效果，反而易造成环境污染。

如何有效利用有限的水资源，并将生产成本降到最低，是我国农业生产长期需要研究解决的问题。

适宜的水分条件以及合适的施肥量是农作物高产优质的基本保证，养分的缺乏，水分的胁迫作用，以及二者的同时缺乏都不利于农作物的生长。

要实现农业的可持续发展，解决我国农业长期存在的问题，就要研究如何在有限的水资源条件下，合理施用肥料，达到“以水促肥，以肥促水”的效果。

1 水肥耦合效应的概念及其类型“耦”者，二为耦，二人耕为耦，二伐为耦等，“合”者，合而为一。

在“土壤—植物—大气”系统中水肥耦合效应表现为2个因素或2个以上因素对植物生育的相互促进或相互制约作用。

水肥耦合效应是指在农业系统中土壤矿质元素系统与水系统中最佳组合而产生优化产量、质量等现象。

它是20世纪80年代提出的田间水肥管理的新观念，水肥耦合可发生3种现象，即水肥协同效应、叠加作用和拮抗作用。

第24卷第5期 V ol.24 No.5 工 程 力 学 2007年 5 月 May 2007 ENGINEERING MECHANICS138———————————————收稿日期：2005-06-07；修改日期：2005-09-19基金项目：国家自然科学基金(10202001)；中科院知识创新工程重大项目(KZCX1-SW-04)作者简介：*朱志武(1974)，男，甘肃文县人，博士，从事爆炸技术与冻土三场耦合的研究(E-mail:***************)； 宁建国(1963)，男，北京人，教授，博士后，博导，从事冲击动力学及损伤与断裂力学等方面的科研与教学工作； 马 巍(1963)，男，兰州市人，研究员，博士，博导，从事冻土力学及冻土工程研究工作.文章编号：1000-4750(2007)05-0138-07土体冻融过程中水、热、力三场 耦合本构问题及数值分析*朱志武1,2，宁建国1，马 巍3(1. 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081；2. 西南交通大学力学博士后流动站，四川 成都 610031；3. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)摘 要：根据传热学、渗流理论及冻土力学提出了带相变的温度场、水分场和应力场耦合问题的数学力学模型及其控制方程。

利用自行开发的程序进行数值模拟，加入我们推出的本构关系和所建立的数学力学模型，通过对冻土路基水分场、温度场、应力场三场的数值计算结果分析，得到了准确、详尽的符合实际的温度场与应力场、位移场、应变场耦合的计算结果。

关键词：冻土；本构模型；耦合；温度场；水分场；应力场 中图分类号：O347 文献标识码：ACONSTITUTIVE MODEL AND NUMERICAL ANALYSIS FOR THE COUPLED PROBLEM OF WATER, TEMPERATURE AND STRESS FIELDSIN THE PROCESS OF SOIL FREEZE-THAW*ZHU Zhi-wu 1,2 , NING Jian-guo 1 , MA Wei 3(1. State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, BIT, Beijing 100081, China; 2. Postdoctoral Station of Mechanics, Southwest Jiaotong University, Chengdu Sichuan 610031, China; 3. Key Laboratory of Frozen Soil Engineering, CAREERI, CAS, Gansu, Lanzhou 730000, China)Abstract: According to heat transfer, filtration theory and mechanics of frozen soil, a mathematics model and its control equation were put forward, which is of the coupling problem of temperature field, water field and stress fields. By utilizing the program developed by ourselves and the constitutive relation and mathematics mechanics model which we built up, numerical analysis was carried out to obation moisture, temperature and stress fields of frozen roadbed. The result agreed with actual temperature field coupled with stress field, moisture field and strain field, and is consistent with the result of predecessors and the test result.Key words: frozen soil; constitutive model; coupling; temperature field; water field; stress field寒区工程的冻害问题主要由土体的冻胀、融沉作用造成。

安徽农学通报，Anhui Agri ，Sci ，Bull ，2022，28（02）基金项目：国家自然科学基金项目（编号61563046）：南疆盐渍化地区棉花水氮迁移机理及效应模拟研究。

作者简介：于晗（1997—），女，河南信阳人，硕士，研究方向：农业信息化。

收稿日期：2021-09-01土壤水分运移模拟研究进展于晗（塔里木大学信息工程学院，新疆阿拉尔843300）摘要：作物生长发育过程中所需的水分主要来源于根系吸收土壤中的水分，所以土壤中水分的运移和分布能够直接影响作物对水分的利用率。

另外，作物生长发育所需要的盐分也主要通过土壤水进行运输，所以农业灌水的合理施用是农业领域中的重要一环。

在生态水文学四水GSPAC （地下水-土壤水-植物水-大气水连续体）中，土壤水在其中发挥着承上启下的作用，连接着地下水、植物水、大气水。

因此，对土壤水分运移规律进行研究，不仅可以揭示生态水文学的本质，还能对作物生长发育所需灌水量提供科学参考，对科学管理水肥，优化水分利用效率、提高作物产量、节约水资源、保护生态环境具有重要的意义。

关键词：土壤水分运移；模拟；模型中图分类号S-1文献标识码A文章编号1007-7731（2022）02-0108-03Research Progress in Simulation of Soil Water TransportYU Han（College of Information Engineering,Tarim University,Alar 843300,China ）Abstract:The water needed during the growth and development of crops mainly comes from the roots absorbing wa⁃ter in the soil.Therefore,the movement and distribution of water in the soil can directly affect the water use efficien⁃cy of crops.In addition,the salt required for growth and development of crops is also Transportation is mainly through soil water,so the rational application of agricultural irrigation is an important part of the agricultural field.In the GSPAC （groundwater-soil water-plant water-atmospheric water continuum ）of the four waters of ecological hy⁃drology,soil water plays a role as a link between groundwater,plant water and atmospheric water.Therefore,the study of soil water transport law can not only reveal the nature of eco-hydrology,but also provide scientific reference for the amount of irrigation needed for crop growth and development,which is of great significance for scientific man⁃agement of water and fertilizer,optimization of water use efficiency,improvement of crop yield,conservation of water resources and protection of ecological environment.Key words:Soil water transport;Simulation;Model 水资源的合理利用已经成为当今世界广泛关注的问题，根据联合国水资源调查报告分析可以得出：地球表层虽然有71%的面积被水覆盖，但除去地球两极冰山，人类容易利用的淡水资源只是地球总量的0.2%。