運用雙伽碼射線量測土壤二相流飽和度之研究

李居正(Chu-Cheng Li)

指導教授 ： 李天浩

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2006年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2006.02610

摘要

本研究利用伽碼射線衰減原理，建立具有Cs137以及Am241雙伽碼射線之非破壞性飽和度量測設備，用以量測大型試驗砂箱內之土壤三相流飽和度分布。
設計一維穩態砂柱試驗，以「峴港試驗砂」作為孔隙介質，利用重力自然排水的方式，取得「水-空氣」以及「水-石蠟油」兩組流體對包括「首次排退」、「主要膨潤」和「主要排退」三組「毛細壓力-飽和度」關係曲線、以及「水空氣」流體對中的兩組掃瞄迴圈。在「水-空氣」試驗中，利用伽碼射線量測飽和度、土壤水分張力計量測毛細壓力直接取得試驗資料；在「水-石蠟油」試驗中首先以伽碼射線在不同水位條件之下量測砂柱剖面之飽和度分布情形，再換算任意位置相對應之毛細壓力值，得到欲求之「毛細壓力-飽和度」關係。
基於平行管束模型理論，建立垂直平行管束模型。利用「水-空氣」首次排退保水曲線反演管徑分布，進一步預測「水-石蠟油」在不同水面位置下的飽和度分布情形。討論介面張力及接觸角兩項因子對於模擬結果的影響。
探討「比例化技術」適用情形，並且利用兩組流體對試驗資料作測試。試驗結果顯示，以介面張力及接觸角餘弦值作為比例因子進行比例化推估，預測結果與試驗結果大致吻合。

關鍵字

雙伽碼射線 ； 二相流 ； 遲滯現象 ； 比例化技術 ； 平行管束 ； 毛細壓力

並列摘要

無資料

並列關鍵字

dual gamma ray ； two-phase flow ； NAPL ； hysteresis ； scaling skill

參考文獻

鄭安孺，「建構單元孔頸系集模型推估毛細壓力與飽和度關係之研究」，國立台灣大學土木所博士論文，2004。

黃漢誠，「未飽和層土壤水分遲滯效應之硏究」，國立台灣大學生物環境系統工程硏究所博士論文，2004。

Bouyoucos, G. J., and Mick, A. H., “An electrical resistance method for the continuous measurement of soil moisture under field conditions”, Michigan Agr, Exp. Sta. Tech. Bull. 172, Univ. of Michigan, Ann Arbor, MI, 1940.

Colman, E. A., and Hendrix, T. M., “Fiberglass electrical soil moisture instrument”, Soil Science. 67, 425-538, 1949.

Corey, A. T., “Mechanics of Immiscible Fluids in Porous Media”, Water Resources Publications, 2nd print, Littleton, Colorado, 1990.