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1、模拟实验土柱和装置 1.土柱的概述 实验土柱通常分为两种：非扰动的原状土柱和填装的土柱。原状土柱较好 地代表了研究对象的原土壤结构及理化性质。填装土柱可以是经过筛分的一种 土壤，也可以是按一定比例混合的几种土壤。填装土柱不能保持原土壤结构， 但是，适用于一定目的的专门研究。例如，通过改变各种参数（土壤粒径、比 表面和矿物组分，土壤水的 PH 值，或土壤的不同混合比例等） ，来研究土壤对 特定污染物的吸附性能。 2.土柱的尺寸 土柱的尺寸没有硬性的规定，一般认为圆形土柱的长度大于其直径的 2.5 倍即可。不过对于要求精确的模拟土柱，其尺寸还要考虑以下几个方面： （1）污染物通常含有多种物质，在设
2、计实验的过程中应当以迁移能力最强 的污染物为标准来设计土柱，一般来说迁移能力上，有机污染物阳离子污染物 阴离子污染物。 （2）由于在土柱内建立稳定的非饱和流场的方法不同，当土柱下段含水率 偏高，不能满足实验要求时必须增长土柱的长度。 （3）对于不同的实验目的，必须根据测量方法和测量数据来确定土柱长度 与直径的比值。 3.入水方式 入水方式通常有从上往下渗水和从下往上饱水两种。通常前者用于，地表 污染物往土壤中的下渗，可以比较正确地反应该条件下污染物在土壤中的迁移 情况，但是无法用于研究土壤对其的吸附作用。而从下往上饱水，可以让土壤 与污染物充分接触，是研究土壤对污染物吸附机理和模型的最佳方式。
3、 一般情况下，土柱模型都采用定流量水，在要求并不是很高的实验中，通常使用双马氏瓶来固定入水水头，但是在精度很高或者要求很大，很小或很稳 定的水流量时，必须使用蠕动泵入水。 4.土柱的注意事项 （1）砾石层不管入水方式如何，必须在入水口的土壤前铺设 1-2cm 厚的砾 石层，防治水流对土壤层的冲刷，从上往下渗水尤其必须注意。而在出水口土 壤后也必须铺设 1-2cm 的砾石层，防治土壤堵塞。 （2）尼龙丝网，任何不同材料的层位之间，都应该放置尼龙丝网，且必须 根据流向和材料来选择尼龙丝网的目数，当顺流向且材料由细变粗时，尼龙网 需要目数足够大以阻挡细材料往粗材料中的渗透。 （3）反应渗透墙，根据实
4、验的目的和所研究的污染物种类，可以适当的在 土柱中添加反应渗透墙。反应渗透墙的材料组成厚度都必须经过详细的计算以 选取合适的数值。 （4）柱身出水处首先为了防止土壤对柱身处水口的堵塞，必须在出水口前 布置合适的尼龙丝网；其次在不同的实验中，此出水口有不同的功能，例如水头的测量和水质电导率的测量。 （5）土柱内侧必须粗糙，以防止水沿内侧管壁的优先流。 5.装填土柱 装填前，需先测定所填土壤的部分系数，如粒径大小、级配组成、孔隙度、 干容重 和含水量 S。 装填时采用干堆法，且要利用土壤的干容重和含水量进行计算。 根据不同的土柱尺寸，每次装填的高度 H 须在 5-10cm 之间，而每次装填的 重量为： W=V （1+S）式中： V每次装入土体体积（cm3） ； 天然土体干容重（g/cm3） ；S室内土壤含水量（%） ； 在每次装入 W（g）土壤后，利用压实器进行土壤压实，使其达到规定的土 壤土柱高度 H。 如此试验土柱的干容重与天然情况下土壤干容重将相等或者接近，由此来 控制土柱筒内土壤的孔隙率与天然情况下的土壤孔隙率基本相符。
