电导率法测沙中水分分布及沙中水分输运实验研究

论文摘要

本文参照土壤中的水分输运方程，建立沙中水分输运方程，在恒温恒湿条件下，通过实验及电导率测量的方法研究沙中水分输运的规律。将模拟计算结果与实验数据进行对比，确定沙中水分输运方程的参数，从而进一步完善沙中水分输运方程，为深入研究水在沙中的输运规律及应用提供参考。主要结论如下：1.根据恒定电路的欧姆定律，在含水均匀的情况下，电导率与含水率呈线性关系，当含水率小于0.12%时，电导率为零，主要原因在于这部分水被沙粒吸收，对电导率没有影响。2.金属网对实验的影响本实验通过分层测量玻璃管中的含水率探究水分输运规律，通过建立物理模型模拟计算金属网的存在所引起的误差。设上表面边长L1=λ1H,金属网孔的宽度L2=λ2L1，其中，H为长方体模型的高。当λ1≤0.1，λ2=0.8时，金属网对电势的影响将大于0.53%范围内，对含水率的影响在0.3%范围内。3.均匀加入保水剂的沙的持水率最大，且持水率与保水剂的质量成正相关，无保水剂的沙的持水率最小。4.无保水剂掺入的沙中水分输运规律由总质量得出的含水率与沙中水分输运方程模拟计算的含水率符合较好，均方差小。由输运方程分层模拟计算得出的含水率与分层测量的等效含水率吻合较好。第一、二层均方差值较小，第三、四层均方差值较大。水分输运模型在总体或分层都可很好的描述沙中水分的输运。5.均匀掺入保水的沙中水分输运规律保水剂质量越大，含水率在开始的一段时间内下降越快，随着时间的增大，总含水率下降反而越慢。与无保水剂情况相比较，含水率较大。采用水分输运方程分层模拟计算得出的含水率与分层测量的等效含水率吻合较好，其中，第一、二层均方差值较小，第三、四层均方差值较大。与无保水剂情况相比较，均方差较大。水分输运模型在总体或分层都可很好的描述均匀掺入保水剂的沙中水分的输运。6.中间层掺入保水剂的沙中水分输运规律在中层掺入保水剂情况下，中间层的水分蒸发慢，含水率下降慢。与无保水剂的情况相比，中间层的含水率较大，与均匀掺入保水剂的情况相比，含水率较小。实验较好的验证了水分输运方程的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 课题研究的背景
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 背景
• 1.1.2 国内外研究的现状
• 1.2 课题研究的意义和目的
• 1.3 保水剂简介
• 1.3.1 保水剂的发展
• 1.3.2 保水剂的吸水原理
• 1.3.3 保水剂的主要功能
• 1.4 研究的内容与方法
• 第二章 含水率与电导率的规律
• 2.1 实验原理
• 2.2 实验器材
• 2.3 实验步骤
• 2.4 实验结果及分析
• 第三章 金属网对实验的影响
• 3.1 金属网对电势测量的影响
• 3.2 金属网对水分输运的影响
• 3.3 导线对电势的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 沙中水分输运规律
• 4.1 玻璃管实验
• 4.2 计算机模拟实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 沙中均匀掺入保水剂实验
• 5.1 玻璃管实验
• 5.2 计算机模拟实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 中层掺入保水剂实验
• 6.1 玻璃管实验
• 6.2 计算机模拟实验
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间分布论文清单