飽和帶性質(zhì)

地下水位以下是飽和帶。地下水位是指這樣一個面，在這個面上，土體的孔隙水壓力或流體的壓力水頭都正好等于零。從這個定義出發(fā)，飽和帶有以下性質(zhì) ：

（1）它存在于地下水位以下；

（2）土體的孔隙被水充滿，因此，土的體積含水量ω等于土的孔隙度n；

（3）隨著深度增加，流體壓力大于大氣壓力，壓力水頭大于零；

（4）水力水頭可以用地下水位計(jì)或者孔壓計(jì)來量測；

（5）對于同一種土來說，滲透系數(shù)是一個常量。

流域上沿垂向的土柱結(jié)構(gòu)如圖《土柱結(jié)構(gòu)》所示?？梢钥闯觯缘叵滤鏋榻?，土柱被劃分為兩個不同的土壤含水帶：地下水面以下，土壤處于飽和含水狀態(tài)，是土壤顆粒和水分組成的二相系統(tǒng)，稱為飽和帶或飽水帶；地下水面以上，土壤含水量未達(dá)飽和，是土壤顆粒、水分和空氣同時存在的三相系統(tǒng)，稱為包氣帶或非飽和帶。在包氣帶中，水壓力小于大氣壓力，而在飽和帶中則相反，只有在地下水面處，水壓力才等于大氣壓力 。

飽和帶水流指的是飽和壤中流，在水文循環(huán)中起到了重要作用。在干旱缺水期，它能以基流的形式向河流供水補(bǔ)給；而在暴雨期，它有助于形成暴雨徑流，并且影響由于地下水位的上升而產(chǎn)生的坡面流的大小 。

地下水水頭的時空變化通過求解三維地下水流的偏微分方程得到，如下所示：

式中：h（x_i）—地下水水頭；

x_i—空間坐標(biāo)；

K（i,j）—水力傳導(dǎo)率；

Ss（X_ij）—貯水系數(shù)；

R(X_ij)—單位面積上的源漏項(xiàng)。2100433B

以斜坡非飽和帶典型低滲透巖石結(jié)構(gòu)體為對象，借助各類觀察、分析、測試、試驗(yàn)與計(jì)算手段，通過對其精細(xì)結(jié)構(gòu)與水理行為，地下水入侵、貯存及更新過程；礦物-地下水的反應(yīng)類型、直觀證據(jù)與熱力學(xué)基礎(chǔ)、溶解過程的時空連續(xù)性，風(fēng)化前鋒的多尺度續(xù)性，優(yōu)先溶解的結(jié)構(gòu)缺陷-反應(yīng)動力學(xué)協(xié)同約束，析出組分存在形式、淋失機(jī)理、極限遷移距離與核形石鈍化機(jī)制；腐巖殼化學(xué)-礦物-微結(jié)構(gòu)演化、耦合溫濕度的腐巖殼 核形石小尺度應(yīng)力場波動、次生微、宏縫的形成與擴(kuò)展，巖石→腐巖等容轉(zhuǎn)換，腐巖殼吸濕吸水特性與脹縮行為及其對非飽和帶濕度-水量維持、礦物連續(xù)溶解及風(fēng)化前鋒擴(kuò)展的影響；腐巖殼誘發(fā)的宏觀結(jié)構(gòu)面、巖體強(qiáng)度衰減、變形特性劣化、斜坡地下水徑流模式及水-力耦合顯現(xiàn)程度演變等細(xì)節(jié)的研究，解決溶解液補(bǔ)給-交替、前鋒擴(kuò)展及其自驅(qū)動效應(yīng)與巖體穩(wěn)定性響應(yīng)等核心問題，查明斜坡非飽和帶低滲透巖石結(jié)構(gòu)體風(fēng)化前鋒的擴(kuò)展過程及其對斜坡災(zāi)害孕育的貢獻(xiàn)。