二维虚拟土壤中溶质迁移行为的数值模拟研究

来源：土壤学报杂志2009年第6期北京时间：

作者：陶亚奇,蒋新,卞永荣,杨兴伦,王芳

单位：陶亚奇，土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；南京农业大学理学院；taoyaqi@njau.edu.cn,蒋新，土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；,卞永荣，土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；,杨兴伦，土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；,王芳，土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；,

摘要：利用Voronoi图逐级碎裂方法，在二维正方网格上构造出不同等级的虚拟土壤来仿真具有丰富孔隙结构的真实土壤，并借助于随机行走模型，数值模拟了溶质粒子在该虚拟土壤中的迁移行为。结果表明，溶质粒子表现出反常扩散行为。对有偏倚的随机行走模型，其均方位移与时间呈正比关系＜r2(t)＞∝tK，即扩散系数D=K-1，长时间的K值更大，溶质粒子扩散更快；首次穿越时间满足正态对数分布，说明溶质粒子迁移是一阶随机过程；由连续时间随机行走理论，发现溶质粒子扩散非费克现象明显。同时发现不同的土壤孔隙结构及随机行走类型所对应的拟合参数不同，即它们也影响溶质粒子的迁移行为。该研究有利于人们从理论上定性理解和预测水及溶质在有大孔隙土壤中的迁移，保护地下水环境。

关键词：Voronoi图;随机行走;迁移

基金资助：国家自然科学基金项目（40621001, 40325001, 40571075）和中国科学院海外合作伙伴计划项目（CXTD-Z 2005-4）资助