Исследование предпочтительных проводящих путей в грунтах естественного сложения

Герке, Кирилл Миронович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование предпочтительных проводящих путей в грунтах естественного сложения
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Исследование предпочтительных проводящих путей в грунтах естественного сложения"

Герке Кирилл Миронович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ПУТЕЙ В ГРУНТАХ ЕСТЕСТВЕННОГО СЛОЖЕНИЯ

Специальность 25.00.10 -геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 И ЮН 2011

г. Москва, 2011 г.

4848245

Работа выполнена в учреждении Российской академии наук Институте динамики геосфер РАН (ИДГ РАН), г. Москва

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Турунтаев Сергей Борисович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

профессор

Спивак Александр Александрович

кандидат физико-математических наук Низовцев Владимир Васильевич

Ведущая организация: Учреждение Российской Академии наук

Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится "ХЬ" 2011г.

в [2.— часов на заседании диссертационного Совета Д 002.050.01 в учреждении Российской академии наук Институте динамики геосфер РАН. Адрес: 119334, г. Москва, Ленинский проспект, д. 38, корп.1, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИДГ РАН.

Автореферат разослан "9/1 " 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

В. А. Рыбаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Настоящая работа посвящена исследованию быстрого и неравномерного переноса флюидов через грунты естественного сложения в результате течения через так называемые предпочтительные проводящие пути (в дальнейшем ППП, от английского термина preferential flow paths). Имеющиеся данные, в том числе и полученные в настоящем исследовании, позволяют заключить, что структура пористой среды является одним из основополагающих факторов, определяющих течение через нее. Неоднородности, зоны более рыхлого фунта, трещины в подстилающей породе, разложившиеся и живые корни, норы и прочие следы активности животных могут быть потенциальными ППП. ППП могут переносить значительное количество флюидов без инфильтрации в основной массив грунта, что можно рассматривать и как положительный, и как негативный процесс.

Влияние ППП на течение флюидов через фунты было впервые отмечено более века назад. Тем не менее, ППП рассматривались как особенный случай течения вплоть до последнего времени, когда влияние ППП было признано и стало рассматриваться как обычное. Особое внимание явление ППП стало получать в последние 10-15 лет: появились специализированные журналы (например, Vadose Zone Journal) и секции на научных конференциях, посвященные этой теме.

Изучение фильтрации флюидов через фунты естественного сложения, в том числе через ППП, необходимо для решения ряда актуальных задач геофизики, гидрогеологии, геоэкологии, почвоведения: (1) оценки и расчета стока воды с водосборов, что позволяет определять гидрологические режимы в различном масштабе, оценивать сток в реки, доступность водных ресурсов и влияние на них изменений климата; (2) оценки риска наводнений за счет осадков или паводков, изменений климата; (3) устойчивости естественных и насыпных склонов, оценки риска инициации оползней за счет повышения порового давления, разжижения насыщенных водой слоев грунта; (4) оценки устойчивости различных сооружений, усадки грунтов под зданиями в различных гидрологических условиях; (5) оценки риска зафязнения водных ресурсов и подземных вод различными веществами, которые проникают с поверхности или из мест захоронений, и могут мигрировать на значительные глубины и расстояния; (6) определения идеальных оросительных условий в

сельском хозяйстве; (7) изучение переноса коллоидов через грунты и прочие геологические среды, что важно для понимания механизмов миграции адсорбированных загрязняющих веществ и микроорганизмов, процессов почвообразования; (8) решения общих проблем фильтрации в пористых средах.

Происходящее в последние годы качественное улучшение методик исследования ППП (например, появление рентгеновской томографии для исследования трехмерной структуры почв и грунтов, разработка методов визуализации течений), позволило углубить наши знания об этом явлении. Стало ясно, что течение через ППП наблюдается не только в неоднородных и хорошо структурированных, но и в однородных грунтах. Несмотря на то, что в настоящее время накоплено большое количество свидетельств такого течения, физический механизм и многие аспекты течения через ППП до сих пор не ясны.

Целью настоящей работы является выявление влияния ППП на перенос флюидов через естественные грунты склонов путем визуализации течения и разработка модели наблюдаемых явлений.

Для достижения целей работы были поставлены следующие основные задачи:

1) Проанализировать имеющиеся данные по течениям через ППП, экспериментальным и модельным методам исследования ППП. Обобщить современные представления об основных механизмах и закономерностях течения через ППП, выявить достоинства и недостатки различных методик.

2) Разработать простую в применении и экономичную методику визуализации течения флюида через грунт естественного сложения и выявления ППП. Сравнить предложенный метод с существующими аналогами.

3) С использованием как новой методики, так и классических методов сбора образцов (с последующей обработкой в лаборатории), исследовать фильтрацию, в том числе через ППП, в серии натурных экспериментов большого масштаба (на участках грунта размером насколько метров).

4) На основе данных, полученных при проведении натурных и лабораторных экспериментов, численно смоделировать фильтрацию флюида через грунт с учетом ППП без использования подгоночных параметров.

5) Сопоставить результаты расчетного и натурного экспериментов. Достоверность научных положений и выводов обеспечивается

выполнением большого количества натурных и лабораторных экспериментов с использованием апробированных методик измерения; сравнением результатов, полученных в данной работе, со значительным объемом публикаций других

исследователей; теоретическими изысканиями и анализом как современных представлений, так и оригинальных результатов, полученных в настоящей работе. Модель, использовавшаяся для расчета, предварительно верифицировалась как по опубликованным данным, так и по задачам, имеющим известные аналитические решения. Научная новизна настоящей работы заключатся в следующем:

1) В качестве трассера течения в грунтах был предложен уранин, его основные свойства, включая взаимодействие с грунтом, были впервые определены для лесных грунтов. Было найдено, что, по сравнению с другими использующимися для окрашивающей трассировки веществами, уранин обладает наименьшим коэффициентом молярной адсорбции, что позволяет точнее определять его концентрацию в более широком диапазоне значений.

2) Показано, что в некоторых случаях отказ от использования источника света с длиной волны, соответствующей максимуму возбуждения флуоресценции, может существенно расширить диапазон и повысить точность измеряемых концентраций, в том числе за счет снижения отражения от профиля грунта.

3) Разработан и апробирован новый, экономичный и легкий в применении метод определения концентраций флуоресцентного трассера в профиле грунта на основе цифровой фотографии.

4) Предложенный метод калибровки in situ позволил значительно упростить процедуру калибровки и повысить точность определения концентраций трассера; этот метод может использоваться и с обычными красителями.

5) Получена оценка влияния адсорбции флуоресцентного красителя на интенсивность флюоресценции (не более 15%). Таким образом, показано, что учет адсорбции является обязательным условием при проведении процедур калибровки и определения концентраций трассера. В работе сделана первая попытка объяснения явления тушения флуоресценции в грунтах на основе теории органо-минеральных гелей.

6) Впервые визуализация фильтрации флюида в грунте лесного склона была выполнена для крупного участка грунта (более 2 м).

7) Неравномерность фронта распространения жидкости в отсутствие классических ППП было объяснено наличием зон с различными проницаемостями, связанными и не связанными друг с другом, показано, что фильтрационные свойства участка фунта могут быть рассчитаны методами теории перколяции. Предложен новый метод моделирования продвижения такого фронта, основанный на использовании случайного пространственного

распределения коэффициентов фильтрации в соответствии с экспериментально полученной плотностью распределения данной величины.

8) Впервые проведен анализ пористой структуры российских почв и грунтов с помощью рентгеновской томографии.

9) Впервые в экспериментах с окрашивающим трассером была показана значимость течения через биомат (подложку), которое может переносить потоки флюидов на значительные расстояния вниз по склону до инфильтрации в более глубокие слои грунта (в наших экспериментах - до 0.5 м), и таким образом, может считаться отдельным типом ППП.

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в: (1) постановке цели и задач исследований; (2) обзоре литературы по тематике исследования, сборе и анализе данных, полученных другими исследователями; (3) разработке и реализации методов обработки данных и их представления; (4) проведении всех лабораторных и натурных экспериментов; (5) разработке модели и выполнении всех аналитических вычислений; (6) анализе полученных экспериментальных и модельных результатов, суммировании всех полученных результатов и выводов.

Научная значимость работы состоит в обосновании того факта, что в грунтах естественного сложения могут находится ППП, отличные от классических, в том числе биомат и неоднородности различных (с характерными размерами менее мм) масштабов. Найдено, что наличие зоны с высокой проницаемостью отнюдь не гарантирует интенсивную фильтрацию через нее. Показано, что путем разделения домена грунта на участки с различными свойствами теоретически можно описать неоднородное течение флюида, однако, остается неясным влияние неустойчивости фронта распространения. Предложен эксперимент, направленный на устранение такой неопределенности.

Практическая ценность данного исследования состоит в разработке эффективной методики исследования течений в почвах и грунтах, в том числе через ППП. Полученные трехмерные визуализации для пяти натурных экспериментов могут быть использованы для верификации моделей влаго- и массопереноса. Разработанный метод моделирования, в том числе модифицированный или дополненный в будущем, может быть использован для оценки проникновения флюидов, в том числе содержащих поллютанты, для оценки гидрофизических свойств почвы при орошении, оценки риска

инициации оползней за счет повышения порового давления, разжижения насыщенных водой слоев грунта и т.п.

На защиту выносится:

1) Новая методика визуализации течения флуоресцентного трассера (в том числе через ППП) и определения концентраций трассера в профиле грунта, включающая в себя: предложенный и апробированный трассер уранин, разработанные основные критерии отбора флуоресцентного трассера, новая и простая методика калибровки in situ зависимости сигнала флуоресценции от концентрации красителя, методики квантификации и обработки сигнала флуоресценции.

2) Результаты пяти полевых экспериментов с течением раствора трассера через блоки грунта (с характерным размером нескольких м) на лесных склонах, в том числе квази- трехмерные визуализации течения, определения концентраций трассера для всех профилей в одном из экспериментов, анализ результатов с учетом лабораторных данных коэффициента фильтрации ненарушенных образцов грунта, взятых во время проведения натурных изысканий. Результаты изучения структуры грунтов с помощью рентгеновской микротомографии.

3) Метод численного моделирования протекания флюида через блок грунта на склоне, основанный на уравнениях Ричардса и адвекции-дисперсии (с учетом адсорбции) и случайного распределения коэффициентов фильтрации для участков исследуемого блока грунта.

Апробация работы. Работа выполнена в рамках обучения в очной аспирантуре ИДГ РАН по специальности 25.00.10 и стажировки в Киотском Университете по программе Monbukagakusyo МЕХТ. Представленные в диссертации результаты докладывались на четырех научных конференциях: Disaster Prevention Research Institute Annual Meeting 2008 (23-24 февраля 2008 года, г. Киото, Япония), Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания (Саратов, 19-22 октября 2010 года), конференции молодых специалистов, посвященной 50-ти летию НПО "Тайфун" (24-26 ноября, 2010 г., г. Обнинск, ГУ НПО "Тайфун"), European Geophysical Union General Assembly 2011 (3-8 апреля 2011 года, г. Вена, Австрия). Основные положения работы обсуждались на семинарах ИДГ РАН (2005, 2007, 2008, 2010 гг.), геофизических семинарах Geohazard Division Киотского Университета (2006-2008), JSPS семинарах проф. Макото Тани в Киотском Университете (2008 г.). По материалам, вошедшим в состав диссертации, были

опубликованы 15 научных работ, из которых 14 написаны в соавторстве. •

Личный вклад соискателя во все работы, выполненные в соавторстве, был существенным, а в большинстве случаях - основным.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, и приложения, изложенных на ¿L& % страницах, включая 7тЦэисунков, 12 таблиц и список литературы из Ъ?0 наименований.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность проф. Рою Сайдлу, Сиро Накая, док. Голамрезе Шоаэю, док. Даниэлю Волди, Гохбану Ю.М. за помощь в проведении полевых и лабораторных экспериментов; док. Ёмэй Токуда за помощь в проведении экспериментов по адсорбции; Д.В. Коросту за помощь в получении томографических снимков, проф. Ёко Тосинобу за предоставление оборудования для химических опытов; проф. Сирафудзи за предоставленную лицензионную версию FlexPDE; проф. Рою Сайдлу, проф. Киничиро Косуги, доц. М.Н. Герке, д.с.-х.н. Е.Б. Скворцовой, д.б.н. Г.Н. Федотову, д.г.-м.н. С.П. Позднякову, и с.н.с. Е.В.Зенченко за обсуждения работы, д.ф.-м.н. С.Б. Турунтаеву, проф. Е.В. Шеину, к.г.-м.н. А.Л.Строму, к.г.н. Э.М. Горбуновой, д.г.н. Б.И. Гарцману, и к.г.н. Т.С. Губаревой за комментирование текста диссертации, а также всем сотрудникам лабораторий Геомеханики и флюидодинамики ИДГ РАН и Slope Conservation Section Киотского Университета за содействие на всех стадиях выполнения работы.

Работы были выполнены при поддержке Monbukagakusyo МЕХТ Programm, исследовательской программы Japan Science and Technology Agency (JSPS) CREST Project, JSPS гранта проф. Макото Тани, проектов РФФИ 07-05-00722а, 10-05-00638а, 10-04-00353а.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы, сформулированы задачи работы, положения, выносимые на защиту, новизна результатов, полученных в диссертации, описана ее структура.

В обзорно-аналитической главе 1 рассматриваются современные методы исследования течений в грунтах, описываются этапы формирования и базовые физические представления, на которых они основаны. В первую очередь показана актуальность проблемы исследования течений флюидов через пористые среды, а так же основные отличия фильтрации через грунты

естественного сложения. Особое внимание в разделе уделяется экспериментальным методам исследований и их связи с различными моделями.

Особое место уделено описанию самого термина ППП, истории его возникновения и аргументации в пользу его использования. Приводится большое количество примеров обнаружения ППП и их влияния на влаго- и массоперенос в грунтах. Проанализированы известные механизмы возникновения течения через ППП; показано, что часто невозможно провести между ними строгую границу или определить количественно участие каждого фактора. Приведен обзор методов исследований течений в грунтах, в результате которых и были обнаружены ППП. Помимо общей информации по данным методам в разделе приводится обсуждение преимуществ и недостатков каждого из них, сделаны выводы о перспективах использования в будущем.

На основе обзора делается вывод о том, что метод визуализации течений и ППП с помощью окрашивающих трассеров является наиболее перспективным при исследованиях фильтрации в масштабах от нескольких до десятков метров, и для определения механизмов влияния ППП на влаго- и массоперенос. Методы трассировки широко используются в самых различных областях науки и техники уже в течение столетий. Однако, идеального окрашивающего трассера для зоны аэрации не существует, для каждого отдельного случая приходится подбирать наиболее подходящее вещество. В разделе суммируются все известные требования, налагаемые на трассер, среди которых отдельно необходимо выделить адсорбцию на грунтах.

Как и при проведении большинства исследований, конечным результатом изучения фильтрации и течения через ППП является модель, которая хорошо бы описывала реально происходящие процессы по некоторому набору экспериментальных данных. Конфигурации окрашивания, а особенно такие, для которых производилось определение концентраций трассера в пространстве, могут служить отличным материалом для построения и верификации таких моделей. Потому в заключение раздела приводится обзор различных методов квантификации и моделирования, история их разработки, анализ сильных и слабых сторон различных методик. Глава заканчивается выводами.

В главе 2 детально описаны все методики, применяемые в настоящем исследовании, включая оригинальные разработки. В разделе 2.1 проводится анализ свойств флуоресцентного вещества уранин (натриевая соль флуоресцеина, хим. фомула: С2оН|0Ыа205), которое предлагается в качестве

Таблица 1. Расчет критических значений концентраций в растворе, когда линейная аппроксимация более не действительна

Группа* т, л см"1 моль' '[источник] с, моль л~'(г л"') d, см Критическое значение, когда 2.303сш</=0.05

1-U 8.4-10'[К"'«', 1998] 2.26-10"*(0.075)-г0.006(2) 6-10' с=4.3-104(0.15гл')

2-U350 2-BS 110' [Käss, 1998] 16-10' [Aeby. J998] 2.26-104(0.075)-г0.006(2) 1.2-10J(S-10"2)-r0.012(5) 6-10"' 15 10 * t-34-10"4 (1.2 гл"1) с-9-10 5 (0.04 г л"1)

2-SB 84-10' [Aeby, 1998] 1.7 ■ 10"5( 10"2)-гЗ .4-10^(0.2) с=1.7-10 5 (0.001 гл'1)

3-RWT 50-103 [Simon et al.jm] 8-10*(5 • 10"3)-г8 ■ 10^(0.5) 0.1-1 с^.З-Ю'Чг^-Ю'гл'1)-с=4.3 ■ 10"7 (2.5-10^ г л"')

4-U 4-Р 8.4-10' [Käss, 1998] 43-10' [Kotlyur et al„ 1996] 3-10"5(0.01)-г4.8-10^(0.16) 4.8-10~J(0.25)-r3.8-10'i(2) =15-103 с-1.7-104 (0.06 г л"1) с=3.4-10 5 (0.017 г л"')

*и - уранин, U350 - уранин (350 нм), BS - Brilliant Sulfaflavine, SB - Sulforhodamine В, RWT - Rhodamine WT, P - пиранин.

окрашивающего трассера для визуализации течений в зоне аэрации. По печатным источникам суммируются все основные физико-химические свойства этого красителя (в том числе квантовый выход, коэффициенты диффузии, температурной зависимости флуоресценции и скорости фотодекомпозиции, константы диссоциации, и пр.). На основе лабораторных измерений с использованием спектрофлуорометра и цифровой камеры (с моделированием условий полевого эксперимента, когда это необходимо) показано, что такими факторами как температурная зависимость интенсивности флуоресценции, фотодекомпозиция, и биодеградация можно пренебречь ввиду их ничтожного влияния на результаты. Анализ опубликованных данных выявил значительное расхождение в виде зависимости интенсивности флуоресценции от значения pH раствора в зависимости от литературного источника (например, [Smart and Laidlaw, 1977; Lyons, 1993; Käss, 1998]), потому было проведено самостоятельное измерение этой зависимости для различных длин волн возбуждения. Экспериментально для уранина была установлена калибровочная кривая (зависимость флуоресценции от концентрации), а также определен диапазон концентраций, где эта зависимость линейна (до 2 мг л"'). Особое внимание уделено анализу точности калибровочной зависимости. Если флуоресцентный краситель растворен в непоглощающей и нерассеивающей среде, то интенсивность флуоресценции F является функцией интенсивности падающего света / и молярной концентрации красителя с (так называемая формула Паркера):

F = kQl( i-e-2,ow) (1)

где Q — квантовый выход для данного флуоресцентного красителя, 1 -интенсивность падающего света, m - коэффициент молярной абсорбции красителем в соответствии с законом Бэра-Ламберта, и d - толщина поглощающего слоя [Rendell and Mowthorpe, 1987; Valeur, 2002]. В случае флуоромстра, константа пропорциональности к зависит от данных инструментальных настроек, а также чувствительности. Растворы красителей с 2.303/иаМ).05 могут быть линейно аппроксимированы в виде [Valeur, 2002; Schmidt. 2005]:

F = 230UQIcmd (2)

На основе Ур.2 проведен анализ калибровочных зависимостей для всех использовавшихся до сих флуоресцентных трассеров с высоким значением квантового выхода (см. Таблиц 1). Очевидно, что уранин обладает наиболее благоприятными свойствами в диапазоне интересующих нас концентраций. В заключение раздела показано, что свойства уранина удовлетворяют классическим требованиям к трассеру (по работам [Kciss, 1994; Flury and Wai, 2003]), в добавлении к которым разработаны и приведены критерии оценки потенциального флуоресцентного красителя.

Раздел 2.2 посвящен адсорбционным свойствам уранина на лесных грунтах. Всего было собрано шесть образцов грунта с трех различных лесных склонов: подпочва из Окая (О) и черный слой из Окая (OB); подпочва из Фудодзи (F) и верхний слой грунта из Фудодзи (FT); и подпочва из Миэ (М) и верхний слой грунта из Миэ (МТ). Все образцы были взяты в непосредственной близости от мест проведения полевых экспериментов (см. ниже). Основные свойства всех этих почв даны в Таблице 2. Для всех образцов были определены параметры изотерм равновесной сорбции для изначального значения pH раствора 6.65 и 13, а для образца (О) - также кинетика сорбции для pH 1,6.65 и 13. Полученные данные описывались изотермами Ленгмюра и Фрейндлиха. Модель изотермы

Ленгмюра записывается как:

* , QbC'

q' \ + ЬСГ (3)

где <7, - количество уранина, адсорбированное единичной массой грунта (г кг"'), Q (г кг') - адсорбированная концентрация, соответствующая полному покрытию поверхности частиц фунта молекулами уранина или предельная адсорбционная мощность, b (л г1) - параметр, С, (г л"1) - остаточная

концентрация в растворе после наступления равновесия. Модель изотермы Фрейндлиха записывается как:

Ч, = КС,и" (4)

где К (л кг"') и п (безразмерный) - параметры, которые могут интерпретироваться как относительный индикатор адсорбционной мощности и энергия или интенсивность процесса, соответственно. Все эксперименты по кинетике сорбции показали, что более половины начального количества

уранина адсорбировалось в течение первого часа для всех значений рН. Так как Таблица 2. Основные свойства почв и грунтов, исследуемых в настоящей работе

Обра- pH в зец воде pH в 0.01 M CaCl2 Органич. вещ-во m Грансостав Глина Пыль m m Песок m Классификация по USDA*

О 5,00 4,46 10,1 1,95 5.37 92.68

OB 5.11 4.94 18,6 1,3 17,74 80,96 loamy sand

F 4.52 4.37 5,8 0.96 9.06 89.98

FT 4.09 3,88 16.4 0,61 7,32 92.07 sand

M 3.84 3,75 5,5 1 2,23 96.77

MT 3,48 3,32 21.7 1,23 5,03 93,74 loamy sand

*C некоторыми допущениями может быть переведена в российскую классификацию, см. работы [Шеип, 2009, Иипчпс и

Шлпиии, 2009]

Таблица 3. Сравнение параметров адсорбции для различных красителей и грунтов

Почва pH8 TpaHcocTaB Краситель!) § К(лкг') п Q(r кг"') Ь(л г ')

МТ(рН 7)* 3.32 sand и 260.8 1.145 па па

М(рН 7)* 3.75 sand и 154.1 1.016 па па

FT(pH 7)* 3.88 sand и 123.4 1.314 па па

ОВ(рН 7)* 4.94 loamy sand и 98.65 1.047 па па

МТ(рН 13)* 3.32 sand и 11.53 2.053 па па

F(pH 7)* 4.37 sand и 7,717 2.257 па па

0(рН7)* 4.46 sand и 6.493 1.72 па па

F5** 7.6 loam вв па# па 8,57 4.71

ASStt 6.3 silt loam р па па 5.66 7.11

М(рН 13)* 3.75 sand и 1.753 1.215 па па

FT(pH 13)* 3.88 sand и 2.029 1.597 па па

ОВ(рН 13)* 4.94 loamy sand и 1.919 1.434 па па

0(рН 13)* 4.46 sand и 0.463 1.081 па па

Elk Rivert 4.5 silt loam вв па па 3.268 0.1186

Cl** 4.85 loamy sand вв па па 1.32 0.15

F(pH 13)* 4.37 sand и 0.09 1.0 па па

D2** 5.6 sand вв па па 0.22 1.42

Vantaget 7.1 sand вв па па 0.44 0.0065

*В настоящем исследовании

** Данные ш работы [Ketehen and Meyer-WinJet,1999 \ f Рассчитано по данным работы [Gt'nmin-Hi'ins und Flury, 2000] tf Данные из работы [Dmi щ ei Ы.,200Н\ § pH в O.ül M СаСЬ растворе §§ U - ураннн. ВВ - Brilliant Blue PCF. I1 - пиранин # Данных нет

разница между концентрациями после 24 и 48 часов встряхивания в шюттель-аппарате составляла порядка 8.5%, результаты равновесной сорбции определялись после 48 часов. Экспериментальные данные для всех образцов могут быть хорошо описаны изотермами как Фрейндлиха, так и Ленгмюра, с коэффициентами регрессии R2> 0.99 и R2> 0.81 , соответственно; тем не менее, экспериментальные данные показали поведение, типичное для изотермы Фрейндлиха. Адсорбция уранина грунтами в щелочных растворах (рН = 13) была значительно ниже, чем в нейтральных. Оказалось, что сорбционные свойства уранина сравнимы с другими популярными окрашивающими трассерами (см. Таблицу 3). Полученные параметры адсорбционных изотерм могут быть использованы для оценки мобильности уранина и для моделирования фильтрации раствора в лесных грунтах. Наблюдаемые различия в сорбционных свойствах уранина отлично согласовывались с данными об анионных формах молекулы в зависимости от значения рН [Mota et al., 1991], но гашение флуоресценции удалось объяснить лишь с позиций теории органо-минеральных гелей [Федотов и др., 2005; Федотов и др., 2006].

Раздел 23 посвящен разработке простого и точного метода определения концентраций уранина в профилях естественного грунта с помощью цифровой фотографии и УФ ламп (см. Рис.1). Падающий (возбуждающий свет) свет, который достигает поверхности профиля грунта в какой либо точке, может быть отражен поверхностью раствора (в зависимости от показателя преломления раствора); или абсорбирован раствором с или без испускания флуоресценции (вероятность эмиссии есть квантовый выход, абсорбция по закону Бэра-Ламберта). Если же падающий свет успешно проходит через жидкую фракцию, он может быть либо отражен назад, либо поглощен частицами грунта. В случае отражения, свет может возбудить флуоресценцию или вернуться назад, пройдя через слой раствора. Падающий свет и отраженная или прямая флуоресценция могут быть рассеяны во всех направлениях с равными вероятностями. Когда какой-либо свет испущен или отражен в направлении фунта, он может быть либо поглощен, либо отражен. На основе расчетов и экспериментальных измерений каждый фактор был оценен и учтен при определении концентраций трассера. Также были проанализированы все возможные корректировки (в т. ч., неравномерность освещения, неравномерное распределение оптических свойств грунта, и пр.; основные примеры см. на Рис.2), и все возможные методы фильтрации и обработки сигнала (медианные, гауссовы, адаптирующиеся фильтры и пр.) [Aeby, 1998; Forreretai, 1999; Aeby

Рнс.1 Схема получения снимков для определения концентраций в профиле

Рис.З Расположение участков, выбранных для проведения натурных экспериментов в а) Миэ и б) Окая (цифрами показаны последовательности проведения исследований)

Рис.2 Основные виды изображений, необходимых для определения концентраций и

корректировок

г) Дополнительные; фотографии

Г б) Плоское отражение

I___зУФ-__

в) Флуоресценция в УФ

Обработка и анализ изображений

et al., 2001; Venulerbrough et al., 2002; Persson, 2005; Dnwig et al., 2008].

Для определения отражательных свойств профиля грунта была изготовлена специальная отражательная панель из покрытого сажей стекла; сажа часто используется в оптике как модель абсолютно черного тела, а отражение от такой системы можно рассчитать по закону Френеля [Вот and Wolf, 2005]. Отражение от всех грунтов при длине волны 350 нм было менее 10%. С помощью Ур.2, функции Кубелки-Мунка [Kortiim, 1969] и совмещения данных натурных и лабораторных измерений удалось рассчитать глубину флуоресцентного слоя (dF) (может рассматриваться как глубина проникновения света в почву,) и коэффициенты абсорбции (£,) и рассеяния света (s) при длине волны в 350 нм (df160 цм, ks=710 см"1 и s=57.5 см"1, соответственно, что хорошо соответствует данным работ [Aeby et al., 2001; Vanderbrough et al., 2002; Ciani, 2003; Ciani et al., 2005], полученным методами диффузной спектроскопии на нарушенных образцах грунта).

Все ранее использовавшиеся методы калибровки обладают значительным количеством недостатков, а также весьма трудоемки. Поэтому в настоящей работе предложена процедура калибровки in situ. Данный метод обладает следующими основными преимуществами: (1) калибровка проводится одновременно с экспериментами по трассировке и занимает гораздо меньше времени и усилий; (2) при калибровке используется тот же самый грунт и естественные поверхности профиля грунта; и (3) раствор естественно смешивается с грунтом, как и при трассировке. Во время проведения основного эксперимента рядом с исследуемым участком грунта раскапывались дополнительные профили грунта со ступенькой, где с помощью кольцевых инфильтромегров (обычные цилиндры) и шприца создавались естественные калибровочные зоны орошения раствором трассера, которые затем также раскапывались и фотографировались. Примеры определения концентраций показаны на Рис.9.

Глава 3 посвящена проведению полевых и лабораторных экспериментов, анализу и интерпретации полученных результатов. В общей сложности было выполнено пять натурных экспериментов для двух участков в Японии: на верхней кромке оползня в городе Окая, Префектура Нагано, и участка Конохара в Префектуре Миэ {Рис.3). Наклон склона был одинаков для всех участков грунта для Окая и составлял 15-20°, для экспериментов в Миэ наклон составлял 45° и 55°. Во всех экспериментах 100 л раствора уранина с концентрацией 2 г/л однородно разбрызгивались по площади в 1x1 м~. Во всех экспериментах,

кроме последнего, рН раствора устанавливался равным 10 (в последнем случае 13) с помощью добавления ЫаОН. Щелочная среда усиливает флуоресценцию уранина и снижает его адсорбцию на грунте без вреда для окружающей среды [Сегке е! а!.. 2008]. В разделе 3.1 подробно описано проведение натурных экспериментов и методика обработки образцов в лаборатории. После 8 часов от момента прекращения орошения раствором трассера начиналась основная часть экспериментальной работы, которая проводилась в ночное время. Через интервалы в 10-20 см раскапывались вертикальные срезы грунта начиная от 1.5-3 м ниже по склону от середины орошаемой площади.

В случае ярко выраженного течения через какую либо окрашенную часть грунта из нее с помощью цилиндров брались ненарушенные образцы. Такие же ненарушенные образцы были взяты из неокрашенных частей грунта между окрашенными зонами на примерно одинаковой глубине. Для всех ненарушенных образцов были определены значения коэффициента фильтрации (Ки,). Затем все образцы помещались в печь с температурой 105 °С на 24 часа. С помощью дополнительных ненарушенных образцов, представляющих те же блоки грунта, определялись кривые основной гидрофизической характеристики (капиллярная кривая). В дальнейшем все высушенные в печи образцы фунта просеивались через 13 сит различного сечения для определения фансостава. Кривые фанулометрического состава для каждого образца были статистически проанализированы. Грансостав был приближен четырех-параметрическим распределением Вейбулла:

^ф-е4'-'^''] (5)

где а, 6, с и параметры распределения, причем а и ¿-параметры масштаба.

Все полученные конфигурации просачивания трассера в грунт выявили сильную неоднородность течения (например, Рис.9), что позволяет сделать вывод о присутствии ППП и их доминировании при переносе флюида, т.к., для однородного фунта или малой интенсивности подачи флюида характерен однородный фронт распространения жидкости. Детальное изучение конфигураций окрашивания профилей почвы в натурных экспериментах показало, что неоднородности проявляются вплоть до характерных размеров фанул фунта, что так же подтверждается лабораторными экспериментами в малом масштабе. Таким образом, минимальным размером ППП может являться апертура пор между фанулами среднего размера (Рис. 7).

Распределение значений К,

Миэ

Рис.4 Распределения значений коэффициента фильтрации образцов, взятых из окрашенных и неокрашенных участков грунта в а) Мнэ. б) Окая с параметрами приближения логнормальным распределением

0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 О

б) Окая

III; окрашенные п~(1.0182525

Рис.5 Иллюстрация влияния неоднородности грунта на миграцию трассера (флюид активно продвигается по соединенным участкам грунта с высокой проницаемостью при условии, что такие участки не блокированы малопроницаемыми частями грунта)

Во всех экспериментах было обнаружено всего три случая классических ПГ1П: одна макропора с апертурой порядка 0.5 см и длиной 5-10 см в первом эксперименте, ходы муравьиной колонии в том же эксперименте, и один сильно окрашенный полуразложившийся корень в пятом эксперименте. Никаких других ярко выраженных ППП. выделяемых в большинстве работ схожей тематики, в ходе экспериментов не наблюдалось. В Окая максимальное вертикальное перемещение флюида составило 30 см, в Миэ глубина проникновения была более 75 см. Плотности распределения значений

коэффициента фильтрации для Окая и Миэ хорошо описываются (уровень значимости более 90%) с помощью логнормального распределения {Рис.4). Плотности распределения апертур и длин макропор, найденных в грунте, имели похожие логнормальные распределения [Sidle et ai, 2000], что является еще одним доказательным доводом пропорциональности серединного размера поры между частицами грунта и его проницаемостью [Hunt, 2005]. Плотности распределения Ksa, для образцов из окрашенных и неокрашенных областей грунта не коррелируют с течением флюида через грунт, а значения Ksal для образцов из окрашенных и неокрашенных областей грунта очень близки. Это указывает на то, что области грунта, через которые профильтровалась основная часть флюида, имеют тот же диапазон значений Ksat, что и области грунта, в которых течение не наблюдалось. Статистический анализ показал, что образцы грунта внутри каждой группы - Окая и Миэ, имеют одинаковый грансостав. Статистический анализ независимых параметров b и с не выявил корреляции грансостава со значениями Ksa, и фактом течения.

В нашем случае распределения грансостава образцов грунта внутри группы были практически одинаковы, значения Ksat - разными. Если исключить любую возможность нарушения изначальной структуры образца в процессе отбора образца, его транспортировки и проведения измерений, то становится очевидным, что именно упаковка частиц и их микроагрегатов (микростроение грунта) является более важным фактором, влияющим на значение Ksa: чем грансостав. Учитывая, что в проведенных экспериментах неоднородность течения была очевидной и в основном проходила через ППП, отличающиеся от классических макропор и трубок, то определение ППП следует расширить. Можно предположить, что наблюдаемые в данном исследовании ППП представляют собой не большие образования в виде макропор, а совокупности образований с наименьшим сопротивлением течению флюида с трассером. Иначе говоря, ППП в данном случае могут рассматриваться как кластеры перколяции {Рис.5).

В разделе 3.2 приводятся и анализируются квази- трехмерные визуализации течения через изученные склоны (например, см. Рис.6) и результаты изучения структуры грунта с помощью рентгеновской микротомографии {Рис.7). К сожалению, на момент проведения полевых экспериментов не было возможности использовать томограф, а потому исследовались образцы, взятые с разной глубины из одного профиля в Московской области. На отсканированных изображениях ненарушенного грунта отчетливо

Рис.6 Квази- трехмерные визуализации течения раствора трассера через грунт склонов

обнаруживаются неоднородности различного масштаба, которые могут служить потенциальными ППП при условии связности кластеров пористого пространства с большими гидравлическими радиусами. На основе анализа визуализации течении обнаружено значительное влияние течения через биомат, которое переносило раствор трассера на значительное расстояние до инфильтрации в нижнюю часть грунта, при этом результаты такого течения не были заметны на поверхности почвы. Не было выявлено корреляции между влажностными характеристиками грунта до проведения орошения и длиной перемещения флюида через биомат, хотя, возможно, полученных данных недостаточно, что бы сделать окончательный вывод об отсутствии связи между этими двумя параметрами. При переносе флюида ППП доминировали во всех проведенных экспериментах.

Численное моделирование течения трассера через участок грунта лесного склона в трех измерениях описано в главе 4. В качестве модельных параметров использовались данные, полученные в натурных и лабораторных экспериментах для местности Окая. Внутри моделируемого блока были выделены объемы в 5x5x5 см' (идентичные размерам ненарушенных образцов грунта), каждому из которых приписывалось случайное значение коэффициента фильтрации согласно их экспериментальному распределению (для окрашенных и неокрашенных образцов, см. Рис.4). При проведении предварительных вычислений исследовались слегка различные сценарии с двухмерной геометрией блока грунта. Малым объемам грунта и верхнему слою, моделирующему биомат, задавались случайные значения коэффициента фильтрации.

Система уравнений для описания течения флюида, потоков, инфильтрации и распространения трассера (в трехмерном пространстве) через пористую среду,

представляющая собой систему уравнений Ричардса и уравнения адвекции-дисперсиии, может быть записана как:

1+MÄ=D ЦеЩ+D ±Ш]+В ц хл

в J dt 'dz\ dz) 'ду{ ду) 'дху дх) ^

— ^Г ('А? С,) ~ — i-Лп ^ ) ~ (^H V ) dz cry йх

где К,„ Äy, и А'. - коэффициенты фильтрации по соответствующим направлениям, ./BT, Jwy, и J„» - потоки по соответствующим осям (каждый из которых представлен членом в уравнении Ричардса), Dx, D„ и Dz -коэффициент дисперсии по соответствующим направлениям, С/ - концентрация в растворе, Cw - функция влагоемкости, определяемая экспериментально, Kj — коэффициент адсорбционной изотермы, рь - объемная плотность грунта, ß -угол наклона моделируемого склона.

Коэффициент дисперсии для переноса раствора трассера рассчитывался в форме [Vogel et al, 2000]:

D = Dar + M (8)

где Do - коэффициент молекулярной дисперсии, Я - дисперсность, и г -извилистость [Millington and Quirk, 1961], рассчитывающаяся согласно:

г = в"п1в) (9)

Адсорбция рассчитывалась при помощи следующего уравнения:

= (10)

dt " dt

где Са - концентрация адсорбированного вещества.

Для решения уравнения Ричардса необходимо задать соотношение между влагосодержанием в фунте (в), коэффициентом фильтрации (К), и давлением (А). Для установки такого соотношения были предложены и применяются различные функции (например, [Mualem, 1976; van Genuchten, 1980; Kosugi, 1994]; среди многих других). В данной работе использовалась наиболее распространенная функция ван Генухтена:

1 (11) в.-вг (i ЦаИуУ

где а>0, и /я = 1-1/л , где и>1, в5 - влагоемкость при насыщении, a ft- -остаточная влагоемкость.

Гидравлический напор, см Влагосодержание, см -'см1 Концентрация в растворе, г л'

Рнс.8 Результаты моделирования (вертикальный срез через середину, параллельную склону)

Фотография профиля в Уф Концентрации трассера Результаты моделирования

Рис.9 Сравнение натурных данных, результатов определения концентраций трассера и модельных расчетов

С использованием функции Муалема [Mualem, 1976] получаем:

К(в) = КЛ

/ \ 1/2 Г / \|/т V"

Ii ( г 1

U-'J 1 U-'J j

В данной работе все параметры, за исключением А (взято из работы [Vogel et ed., 2000]) были определены экспериментально на основе образцов грунта из Окая. Для простоты и эффективности вычислений коэффициенты фильтрации считались изотропными, так как в лабораторных экспериментах было показано, что различия между значениями этой величины для вертикальных и параллельных склону образцов грунта были незначительными. Были выбраны следующие граничные условия: 1) поток поступает через зону орошения на верхней границе (размером 1x1 м); 2) флюиды не могут втекать или покидать моделируемую область через верхнюю границу вне зоны орошения; 3) потоки флюидов могут покидать область через все остальные границы области.

w тштг* :щг fliiirir лт чине? ч

Рис.Ю Результаты моделирования с различными параметрами (получаются как однородные, так и сильно неоднородные фронты распространения)

Все решения системы уравнений в двух и трех измерениях и визуализация полученных данных проводились в среде FlexPDE 5 (PDE Solutions Inc., 2008). Решение задачи методом конечных элементов потребовало значительного машинного времени. Модель смогла предсказать глубины проникновения трассера в грунт, а также концентрации трассера, но не смогла адекватно описать наблюдавшиеся в полевых наблюдениях конфигурации окрашивания трассером (Рис.8 и 9). В результате дополнительных вычислений на двухмерной модели удалось получить значительно более неоднородные конфигурации просачивания трассера (Рис.10), однако это достигалось подгонкой параметров, значения которых значительно отличались от

экспериментальных. К сожалению, ввиду ресурсоем кости вычислений, исследование влияния параметров в трехмерной задаче было невозможно, а поэтому сделать окончательные выводы о недостаточной неоднородности фронта распространения не представлялось выполнимым. Однако в будущем представляет интерес решения такой задачи с помощью более совершенных вычислительных средств. Значительная часть главы посвящена обсуждению полученных результатов и применимости классических подходов при описании процессов течения в фунтах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Все основные задачи, поставленные для данного исследования, были выполнены. Были произведены натурные исследования течения флюида для пяти различных участков грунта в различных частях Японии. Течение раствора трассера было визуализировано в трех измерениях, распределение концентраций трассера было получено для каждого профиля грунта. Была разработана модель на основе модифицированных уравнений Ричардса и адвекции-дисперсии. С помощью этой модели было произведено моделирование одного из полевых экспериментов с использованием данных, полученных в естественных условиях без подбора модельных параметров. Среди основных результатов и выводов данного исследования следует отметить:

- Выявлено, что преимущества уранина по сравнению с другими флуоресцентными красителями заключаются в высоких значениях квантового выхода и коэффициента молярной адсорбции, что позволяет измерять концентрации в более широком диапазоне значений с высокой точностью.

- При концентрациях в растворе от 0 до 2 г л"1, адсорбция уранина на лесных грунтах наиболее хорошо описывается изотермой Фрейндлиха.

- Адсорбция на верхних слоях грунта выше, чем на основной части фунта.

- Сорбция и скорость ее протекания для уранина сильно зависит от значения рН раствора и может быть значительно снижена путем повышения рН до добавления раствора в фунт.

- Разработан экономичный и простой в применении метод определения концентраций уранина в профилях фунта на основе цифровых фотофафий.

- Предложенный новый метод калибровки in situ зависимости сигнала флуоресценции от концентрации значительно упростил и повысил точность проведения процедуры калибровки.

- Не было найдено различий в распределении коэффициентов фильтрации и значений грансостава между образцами фунта, взятыми из окрашенных и не окрашенных частей фунта.

- Впервые в экспериментах с окрашиванием грунта было выявлено течение через биомат.

- Трехмерная модель фильтрации раствора трассера смогла предсказать глубины проникновения трассера и описать распределение концентраций трассера в профилях грунта.

- На основе данных рентгеновской томографии образцов грунта показано, что существуют неоднородности на микромасштабе, которые также могут приводить к образованию неравномерного фронта течения.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зенченко Е.В., Турунтаев С.Б., Цветков В.М., Герке K.M. Лабораторное моделирование техногенной сейсмичности в коллекторах месторождений нефти. // В сб.: Геофизические процессы в верхних и нижних оболочках Земли (геофизика сильных возмущений). Кн.1.-М: ИДГ РАН, 2003. - с. 153-166.

2. Зенченко Е.В., Герке K.M., Турунтаев С.Б., Цветков В.М. Лабораторное моделирование микросейсмичности при разработке месторождений нефти. // Сб. расширенных тезисов Международной геофизической конференции «Геофизика XXI столетия - прорыв в будущее». 1 - 4 сент. 2003г., Москва, Россия. - М.: ВНИИГеофизика, 2003. - С.45-49

3. Герке K.M., Зенченко ЕВ., Турунтаев С.Б. Моделирование микросейсмичности при разработке месторождений нефти // В сб.: Динамика взаимодействующих геосфер. - М: ИДГ РАН, 2004. - с.64-73.

4. Zenchenko Е. К, Turvntaev S.B., Gerke K.M. Laboratory experiments on relation between microseismicity and pore pressure. // EAGE 67th Conference & Exhibition Extended Abstracts— Madrid, Spain, 13-16 June 2005. - 2005.

5. Gerke K.M., Sidle R.C. Hydrological properties of preferential flow paths. // Proceedings of DPRI Annual Meeting - Kyoto, Japan, February 2008. - 2008. p. 1

6. Gerke K.M., Sidle R.C., Tokuda Y. Sorption of Uranine on forest soils. // Hydrological Research Letters. - 2008. - 3, p. 32-35.

7. Герке К.М., Сайдл Р К.. Турунтаев С.Б. Влияние предпочтительных проводящих путей на фильтрацию флюидов в склонах // Материалы IV Сахалинской молодежной научной школы «Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» (Южно-Сахалинск, июнь 2-5, 2009). - Южно-Сахалинск, 2010.-с. 256-266.

8. Герке К.М., Сайдл Р.К., Турунтаев С.Б. Исследование влага- и массопереноса в грунтах естественного сложения. // Тезисы докладов конференции молодых специалистов, посвященной 50-ти летию НПО "Тайфун''' (24-26 ноября, 2010 г., г. Обнинск. ГУ НПО "Тайфун"). - Обнинск, 2010. - с. 175-178.

9. Герке КМ. Визуализация массопереноса в естественных грунтах флуоресцирующим красителем: форма калибровочной зависимости. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания", Саратов, 19-22 октября 2010 года, Издательство СГТУ, 2010, с. 377-379.

10. Герке К.М., Скворцова Е.Б. К оценке фрактальной размерности порового пространства в шлифах почв. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания", Саратов, 19-22 октября 2010 года, Издательство СГТУ, 2010, с. 380-383.

11. Герке К.М., Тарасенко С. С. Анализ индуцированной сейсмичности Таштагольского рудника. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Новые и нетрадиционные типы месторождений полезных ископаемых Прибайкалья и Забайкалья", 10-12 ноября 2010 года, Улан-Удэ, ЭКОС, 2010, с. 52-55.

12. Герке К.М., Сайдл Р.К., Турунтаев С.Б. Влияние предпочтительных проводящих путей на вертикальный влагоперенос в зоне аэрации: экспериментальное исследование. // Геоэкология. -2010.- №5, с. 422-432.

14. Gerke KM., Sidle R.C. Visualization of preferential flow paths and biomat flows on forested hillslopes: experimental study. // Geophysical Research Abstracts. 2011. Vol. 13, EGU2011-789.

15. Gerke KM., Sidle R.C. Fedotov G.N. Quantification of fluorescent staining tracer in soil profiles: calibration and influence of adsorption. // Geophysical Research Abstracts. 2011. Vol. 13, EGU2011-793.

Усл. п. л.1,63, Заказ № 1215/11А, тираж 150 шт. Отпечатано в типографии ООО «Аналитик» Ленинградское шоссе, д. 18 тел. 786-22-31

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Герке, Кирилл Миронович

Благодарности

Введение

Глава 1. Анализ методов исследования течений в грунтах и влияния

ППП на фильтрацию

1.1 Пористые среды и течения в них

1.2 ППП

1.3 Основные методы исследования течений и ППП

1.3.1 Классические гидрологические натурные методы

1.3.2 Лабораторные и натурные исследования методом стока и проскока

1.3.3 Прочие измерительные методики

1.3.4 Визуализация течений

1.3.5 Методы, основанные на исследовании структуры пористой среды

1.3.6 Виртуальные эксперименты

1.3.7 В целом о методологиях, их сравнение

1.4 Выбор трассера и его свойства

1.5 Квантификация концентраций трассера

1.6 Моделирование течений в зоне аэрации

1.6.1 Основы описания ненасыщенных течений в грунтах

1.6.2 Различные модели и их применение

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование предпочтительных проводящих путей в грунтах естественного сложения"

Настоящая работа посвящена исследованию быстрого и неравномерного переноса флюидов через грунты естественного сложения в результате течения через так называемые предпочтительные проводящие пути (в дальнейшем ШШ, от английского термина preferential flow paths). Имеющиеся данные, в том числе и полученные в настоящем исследовании, позволяют заключить, что структура пористой среды является одним из основополагающих факторов, определяющих течение через нее. Неоднородности, зоны более рыхлого грунта, трещины в подстилающей породе, разложившиеся и живые корни, норы и прочие следы активности животных могут быть потенциальными 111111. 111111 могут переносить значительное количество флюидов без инфильтрации в основной массив грунта, что можно рассматривать и как положительный, и как негативный процесс.

Влияние 111111 на течение флюидов через грунты было впервые отмечено более века назад. Тем не менее, 111111 рассматривались как особенный случай течения вплоть до последнего времени, когда влияние 111111 было признано и стало рассматриваться как обычное. Особое внимание явление lillll стало получать в последние 10-15 лет: появились специализированные журналы (например, Vadose Zone Journal) и секции на научных конференциях, посвященные этой теме.

Изучение фильтрации флюидов через грунты естественного сложения, в том числе через 111111, необходимо для решения ряда актуальных задач геофизики, гидрогеологии, геоэкологии, почвоведения: (1) оценки и расчета стока воды с водосборов, что позволяет определять гидрологические режимы в различном масштабе, оценивать сток в реки, доступность водных ресурсов и влияние на них изменений климата; (2) оценки риска наводнений за счет осадков или паводков, изменений климата; (3) устойчивости естественных и насыпных склонов, оценки риска инициации оползней за счет повышения порового давления, разжижения насыщенных водой слоев грунта; (4) оценки устойчивости различных сооружений, усадки грунтов под зданиями в различных гидрологических условиях; (5) оценки риска загрязнения водных ресурсов и подземных вод различными веществами, которые проникают с поверхности или из мест захоронений, и могут мигрировать на значительные глубины и расстояния; (6) определения идеальных оросительных условий в сельском хозяйстве; (7) изучение переноса коллоидов через грунты и прочие геологические среды, что важно для понимания механизмов миграции адсорбированных загрязняющих веществ и микроорганизмов, процессов почвообразования; (8) решения общих проблем фильтрации в пористых средах.

Происходящее в последние годы качественное улучшение методик исследования 111111 (например, появление рентгеновской томографии для исследования трехмерной структуры почв и грунтов, разработка методов визуализации течений), позволило углубить наши знания об этом явлении. Стало ясно, что течение через 111111 наблюдается не только в неоднородных и хорошо структурированных, но и в однородных грунтах. Несмотря на то, что в настоящее время накоплено большое количество свидетельств такого течения, физический механизм и многие аспекты течения через 111111 до сих пор не ясны.

Целью настоящей работы является выявление влияния 111111 на перенос флюидов через естественные грунты склонов путем визуализации течения и разработка модели наблюдаемых явлений.

Для достижения целей работы были поставлены следующие основные задачи:

1) Проанализировать имеющиеся данные по течениям через 111111, экспериментальным и модельным методам исследования 111111. Обобщить современные представления об основных механизмах и закономерностях течения через 111111, выявить достоинства и недостатки различных методик. 8

5) Сопоставить результаты расчетного и натурного экспериментов. Достоверность научных положений и выводов обеспечивается выполнением большого количества натурных и лабораторных экспериментов с использованием апробированных методик измерения; сравнением результатов, полученных в данной работе, со значительным объемом публикаций других исследователей; теоретическими изысканиями и анализом как современных представлений, так и оригинальных результатов, полученных в настоящей работе. Модель, использовавшаяся для расчета, предварительно верифицировалась как по опубликованным данным, так и по задачам, имеющим известные аналитические решения. Научная новизна настоящей работы заключатся в следующем:

2) Показано, что в некоторых случаях отказ от использования источника света с длиной волны, соответствующей максимуму возбуждения 9 флуоресценции, может существенно расширить диапазон и повысить точность измеряемых концентраций, в том числе за счет снижения отражения от профиля грунта.

7) Неравномерность фронта распространения жидкости в отсутствие классических 111111 было объяснено наличием зон с различными проницаемостями, связанными и не связанными друг с другом, показано, что фильтрационные свойства участка грунта могут быть рассчитаны методами теории перколяции. Предложен новый метод моделирования продвижения такого фронта, основанный на использовании случайного пространственного распределения коэффициентов фильтрации в соответствии с экспериментально полученной плотностью распределения данной величины.

8) Впервые проведен анализ пористой структуры российских почв и грунтов с помощью рентгеновской томографии.

10 инфильтрации в более глубокие слои грунта (в наших экспериментах - до 0.5 м), и таким образом, может считаться отдельным типом ШШ.

Научная значимость работы состоит в обосновании того факта, что в грунтах естественного сложения могут находится ШШ, отличные от классических, в том числе биомат и неоднородности различных (с характерными размерами менее мм) масштабов. Найдено, что наличие зоны с высокой проницаемостью отнюдь не гарантирует интенсивную фильтрацию через нее. Показано, что путем разделения домена грунта на участки с различными свойствами теоретически можно описать неоднородное течение флюида, однако, остается неясным влияние неустойчивости фронта распространения. Предложен эксперимент, направленный на устранение такой неопределенности.

Практическая ценность данного исследования состоит в разработке эффективной методики исследования течений в почвах и грунтах, в том числе через 111111. Полученные трехмерные визуализации для пяти натурных экспериментов могут быть использованы для верификации моделей влаго- и массопереноса. Разработанный метод моделирования, в том числе модифицированный или дополненный в будущем, может быть использован для оценки проникновения флюидов, в том числе содержащих поллютанты, для оценки гидрофизических свойств почвы при орошении, оценки риска инициации оползней за счет повышения порового давления, разжижения насыщенных водой слоев грунта и т.п.

На защиту выносится:

1) Новая методика визуализации течения флуоресцентного трассера (в том числе через 111111) и определения концентраций трассера в профиле грунта, включающая в себя: предложенный и апробированный трассер уранин, разработанные основные критерии отбора флуоресцентного трассера, новая и простая методика калибровки in situ зависимости сигнала флуоресценции от концентрации красителя, методики квантификации и обработки сигнала флуоресценции.

Апробация работы. Работа выполнена в рамках обучения в очной аспирантуре ИДГ РАН по специальности 25.00.10 и стажировки в Киотском

Университете по программе Monbukagakusyo МЕХТ. Представленные в диссертации результаты докладывались на четырех научных конференциях:

Disaster Prevention Research Institute Annual Meeting 2008 (23-24 февраля 2008 года, г. Киото, Япония), Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания (Саратов, 19-22 октября 2010 года), конференции молодых специалистов, посвященной 50-ти летию НПО "Тайфун" (24-26 ноября, 2010 г., г. Обнинск, ГУ НПО "Тайфун"), European Geophysical Union

General Assembly 2011 (3-8 апреля 2011 года, г. Вена, Австрия). Основные

12 положения работы обсуждались на семинарах ИДГ РАН (2005, 2007, 2008, 2010 гг.), геофизических семинарах Geohazard Division Киотского Университета (2006-2008), JSPS семинарах проф. Макото Тани в Киотском Университете (2008 г.). По материалам, вошедшим в состав диссертации, были опубликованы 15 научных работ, из которых 14 написаны в соавторстве. Личный вклад соискателя во все работы, выполненные в соавторстве, был существенным, а в большинстве случаях - основным.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, и дополнения, изложенных на 268 страницах, включая 77 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 380 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Герке, Кирилл Миронович

4.3 Выводы по главе

Был разработан метод моделирования фильтрации флюида в грунте на основе модифицированных уравнений Ричарда и адвекции-дисперсии с учетом ППП на основе пространственных неоднородностей коэффициента фильтрации без подбора модельных параметров. Модель смогла предсказать глубины проникновения трассера в грунт, но не смогла адекватно описать наблюдавшиеся в полевых наблюдениях конфигурации окрашивания трассером. Таким образом, применимость моделей на основе уравнения Ричарда спорны, так как даже неоднородности коэффициентов фильтрации с размерами ненарушенного образца, использующегося для их экспериментального определения, не позволили получить неоднородный фронт распространения раствора трассера. Хотя использование более малого характерного размера неоднородностей коэффициентов фильтрации может улучшить результаты модели, это значительно увеличит время вычислений, а так же используемый размер может оказаться меньше элементарного репрезентативного объемы (REV), что делает недействительным сам подход Дарси, который лежит в основе моделирования на основе значений коэффициентов фильтрации. Модель так же не смогла описать параллельный склону перенос трассера через биомат на большие расстояния. Было заключено, что одни лишь значения коэффициента фильтрации не могут объяснить явление течения через этот слой почвы. Полученные в модели распределения концентрации трассера хорошо соответствовали распределениям концентраций, полученным с помощью цифровых фотографий окрашенных профилей грунта для натурного эксперимента. Использование новых подходов для моделирования фильтрации флюидов через грунты, например на основе дискретных моделей, кажется более многообещающим, чем развитие уже существующих моделей и концепций на основе классических подходов.

Заключение

- Адсорбция на верхних слоях грунта выше, чем на основной части грунта.

- Сорбция и скорость ее протекания для уранина сильно зависит от значения рН раствора и может быть значительно снижена путем повышения рН до добавления раствора в грунт.

- Разработан экономичный и простой в применении метод определения концентраций уранина в профилях грунта на основе цифровых фотографий.

- Не было найдено различий в распределении коэффициентов фильтрации и значений грансостава между образцами грунта, взятыми из окрашенных и не окрашенных частей грунта.

- Впервые в экспериментах с окрашиванием грунта было выявлено течение через биомат.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Герке, Кирилл Миронович, Москва

1. Барышников H.A., Беляков Г.В., Турунтаев С.Б. Экспериментальное исследование вытеснения вязких жидкостей из пористых сред // Известия РАН. Механика жидкости и газа.2005,№1, с. 115-122.

2. Березин П.Н. Особенности распределения гранулометрических элементов почв и почвообразующих пород. //Почвоведение. 1983. № 2. С. 64-72.

3. Бефани Н. Ф. О расчете основных характеристик дождевого стока и потерь на горных склонах. // Труды ДВНИГМИ. Вып. 24. JT: Гидрометеоиздат, 1967а. с. 153-1183.

4. Бефани А.Н., Теренътъев Е.В., Федорей В.Г. Формулы впитывания на тяжелых почвах долины р.Уссури. // Труды ДВНИГМИ. Вып. 24. JI: Гидрометеоиздат, 19676. с. 118-136.

5. Вайчис М.В., Мажвила И.П., 2009. Сравнительное исследование и оценка гранулометрического состава почв Литвы методами Качинского и ФАО. // Почвоведение, №3, с.318-324.

6. Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1984. 204 с.

7. Гарцман Б.И., 2008. Дождевые наводнения на реках юга Дальнего Востока: методы расчетов, прогнозов, оценок риска. Владивосток: Дальнаука, 2008. 222 с.

8. Гарцман И. Н., Лебедев В.А. Влияние леса на истощение эффективных бассейновых запасов влаги в условиях Приморья // Биогеноценотические исследования в лесах Приморья. Л.Наука. 1968. с. 154-159.

9. Герасимов И.П., Глазовская М.А. Основы почвоведения и география почв. -М.: Государственное издательство географической литературы, 1960. 490 с.

10. Герке K.M., Сайдл Р.К, Турунтаев С.Б. Влияние предпочтительных проводящих путей на вертикальный влагоперенос в зоне аэрации: экспериментальное исследование. // Геоэкология. -2010.- №5, с. 422-432.

11. Герке K.M., Карсанина М.В., Скворцова Е.Б. Описание и реконструкция структуры почвы с помощью корреляционных функций. // Почвоведение. -2011 (на рецензии).

12. Грунтоведение /Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А., Голодковская Г.А., Васильчук Ю.К., Зиангиров P.C. Под ред. В.Т.Трофимова. 6-е изд., переработ, и доп. М.: Изд-во МГУ, 2005. 1024 с.

13. Гудок Н.С., Богданович H.H., Мартынов В.Г., 2007, Определение физических свойств нефтесодержащих пород (учебное пособие), Недра.

14. Гунин В.И. Численная модель распространения загрязнений сточными водами в подземных горизонтах // Геоэкология. 2000. №2. С. 184-190.

15. Жильцов A.C., 2008. Гидрологическая роль горных хвойно-широколиственных лесов южного Приморья. Владивосток: Дальнаука. 332 с.

16. Заев Е.Е., Мельников Г.В., Штыков С.Н., Штыкова JI.C., 2002. Адсорбция алифатических спиртов на мицеллах додецилсульфата натрия из данных о тушении флуоресценции. // Журнал физической химии, Т. 76, №5, с.912-914.

17. Зайделъман Ф.Р. Мелиорация почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2003

18. Зекцер И. С. Подземные воды как компонент окружающей среды. Москва: Научный мир, 2001 год. 328 стр.

19. Корень В.И. Математические модели в прогнозах речного стока. М.: Гидрометеоиздат, 1991.

20. Королев В.А., 2007. Особенности водопроницаемости в целинных и освоенных черноземах. // Почвоведение, №9, с. 1078-1085.

21. Корост Д.В., Калмыков Г.А., Япаскурт В.О., Иванов М.К. Применение компьютерной микротомографии для изучения строения терригенных коллекторов. // Геология нефти и газа, №2, 2010, с 36-42

22. Локтев Д.Н., Спивак A.A. Вариации объемной активности подпочвенного радона в зоне влияния Ногинской тектонической структуры //Сб. научн. трудов ИДГ PAH. М.: ГЕОС, 2006. С. 205-211.

23. Медведев В.В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов. М.: Агропромиздат, 1988. 160 с.

24. Минашина Н.Г., 2009. Проблемы орошения степей юга России и возможности их решения. // Почвоведение, №7, с.867-876.

25. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Монография в 3-х томах. . М.: Издательство Московского государственного горного университета, 1999. - 504с.

26. Нежиховскш P.A. Наводнения на реках и озерах, JI: Гидрометеоиздат, 1988, 183 с.

27. Осипов В.И, Соколов В.Н., Румянцева H.A. Микроструктура глинистых пород. М.: Недра, 1989. 211 с.

28. Попов П.Д., Смирнов А.П. История лизиметрических исследований. // Агрохим.вестн., 2003; N 2 , 2-5.

29. Раткович Д.Я., Болгов M.B. "Стохастические модели колебаний составляющих водного баланса речного бассейна", Москва, Институт водных проблем РАН, 1997. 262 стр.

30. Раткович Д.Я., Раткович Л.Д. Типы наводнений и пути сокращения наносимых ими ущербов // Водные ресурсы. Т.27. №3. 2000. С. 261-266.

31. Ревут КБ. Физика почв. JL: Колосс. 1972. 368 с.

32. Родэ A.A. Избранные труды: В 4 т. Т. 3. Основы учения о почвенной влаге / Роде A.A.; Гл. ред. Г.В. Добровольский., Печатается по изд. 1965 г. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2008 - 664 с.

33. Розанов Б.Г. Морфология почв: Учебник для высшей школы. М.: Академический проект. 2004. 432 с.

34. Рототаева Т.П. Некоторые гидрогеоморфологические особенности малого горного водосбора. // Стационарные гидрологические исследования на юге Дальнего Востока. Владивосток: Изд-во ДВНЦ Ан СССР, 1979, с.40-52.

35. Скворцова Е.Б. Микроморфометрия порового пространства почвы и диагностика почвенной структуры. // Почвоведение, 1994, № 11, с. 42-49.

36. Скворцова Е.Б. Изменение геометрического строения пор и агрегатов как показатель деградации структуры пахотных почв // Почвоведение, 2009, № 11. с. 1345-1353.

37. Скворгрва Е.Б., Уткаева В.Ф.Строение порового пространства как геометрический показатель почвенной структуры // Почвоведение, 2008, № 11, с. 1354-1361.

38. Старух Т.Н., Смирнова Н.П., Еременко A.M., Чуйко A.A., Забуга В.Я., 2003. Кинетика тушения флуоресценции пирена в присутствии N,N-диметиланилина на поверхности коллоидов титанкремноземов. // Теорет. и эксперим. химия, Т. 39, №2, с. 101-106.

39. Судницын И.И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979.

40. Теории и методы физики почв, коллективная монография под ред. Е.В.Шеина и Л.О.Карпачевского, М.:«Гриф и К», 2007, 616 с.

41. Умарова А.Б. Преимущественные потоки влаги в почвах: закономерности формирования и значение в функционировании почв // Автореф. . докт. дисс. биол. наук. Москва, МГУ, 2008. 52 с.

42. Федотов Г.Н., Третьяков Ю.Д., Поздняков А.И., Жуков Д.В., Пахомов Е.И., 2003а. Роль органо-минерального геля в формировании естественных электрических полей в почвах. //ДАН, 393: 497-500.

43. Федотов Г.Н., Третьяков Ю.Д., Поздняков А.И., 20036. Возникновение остаточной поляризации при неустановившейся фильтрации воды через коллоидные почвенные структуры. //ДАН, 392: 350-355.

44. Федотов Г.Н., Третьяков Ю.Д., Поздняков А.И., Жуков Д.В., Пахомов Е.И., 2004а. Влияние коллоидной структуры органо-минерального геля на свойства почв. //ДАН, 394: 212-214.

45. Федотов Г.Н., Поздняков А.И., Жуков Д.В., 20046. Органо- минеральные гели в почвах: экспериментальные факты и гипотезы. //Почвоведение, № 6. С. 691-696.

46. Федотов Г.Н., Третьяков Ю.Д., Добровольский Г.В., Шеин Е.В., Жуков Д.В., 2004в. Влияние органо-минеральных гелей на температуропроводность почв. //ДАН, 399: 66-68.

47. Федотов Г.Н., Третьяков Ю.Д., Поздняков А.И., Пахомов Е.И., 2004г. Роль органо-минерального геля в формировании нерастворяющего объема почв. //ДАН, 397: 64-67.

48. Федотов Г.Н., Третьяков ЮД., Путляев В.И., Гаршев A.B., Пахомов Е.И., 2005а. Электронно-микроскопическое исследование коллоидных структур почв. //ДАН, 400: 205-207.

49. Федотов Т.Н., Третьяков Ю.Д., Добровольский Г.В., Неклюдов АД., Пахомов Е.И., 20056. Ферментативные реакции в почвах. //ДАН, 402: 497500.

50. Федотов Г.Н., Добровольский Г.В., Путляев В.И., Гаршев A.B., Иванов

51. B.К., Пахомов Е.И, 2006. Гелевые структуры в почвах. //Почвоведение, № 7.1. C. 824-835.

52. Хитрое Н.Б., Зейлигер A.M., Горюткина Н.В., Омельченко Н.П., Никитина НС., Уткаева В.Ф. Исследование предпочтительных потоков влаги в черноземе обыкновенном Приазовской наклонной равнины. //Почвоведение, №7, с. 814-825, 2009.

53. Хьюлет Д.Д. Обзор метода определения полного стока посредством экспериментальных водосборов. // Доклад иностранных ученых на Междунар. симп. по влиянию леса на внешнюю среду. М., 1970. С.72-80.

54. Швебс Г.И. Применение искусственного дождевания для характеристики эрозионной водопрочности почвы // Метеорология, климатология и гидрология. 1969. вып. 4. с. 217-224.

55. Шеин Е.В. Курс физики почв. / М.: Изд-во Моск.ун-та. 2005. 432 с

56. Шеин Е.В., 2009. Гранулометрический состав почв: проблемы методов исследования, интерпретации результатов и классификаций. // Почвоведение, №3, с.309-317.

57. LLIeuii E.B., Милановский Е.Ю. Пространственная неоднородность свойств на различных иерархических уровнях — основа структуры и функций почв // Масштабные эффекты при исследовании почв. — М.: Изд-во МГУ, 2001. С. 47-61.

58. Шеин Е.В., Девин Б.А., 2007. Современные проблемы изучения коллоидного транспорта в почвах. //Почвоведение, № 4. С. 438-449.

59. Шеин Е.В., Щеглов Д.Н., Умарова А.Б., Соколова И.В., Милановский Е.Ю., Структурное состояние техноземов и формирование в них преимущественных потоков влаги. //Почвоведение, №6, с. 687-695, 2009.

60. Шестаков В.М., Пашковский И.С., Сойфер A.M. Гидрогеологические исследования на орошаемых территориях. М.: Недра, 1982.

61. Шестаков ВМ. Гидрогеодинамика. 3-е издание. М.: Изд-во МГУ, 1995.

62. Шестаков В.М. Гидрогеомеханика. Москва: Издательство МГУ, 1998 год. 72 стр.

63. Эделъштейн К.К. Структурная гидрология суши // Москва, ГЕОС. 2005. 316 с.

64. Aeby , 1998. Quantitative imaging of tracer distributions in soil profiles. PhD thesis ETH No. 12951, Swiss Federal Inst, of Tech., Zurich.

65. Aeby P., Forrer J., Steinmeier C., Fliihler H., 1997. Image analysis for determination of dye tracer concentrations in sand columns.// Soil Sci. Soc. of Am. J., 61: 33-35.

66. Adams M.C., Davis J., 1991. Kinetics of fluorescein decay and its application as a geothermal tracer. Geothermics, 20: 53-66.

67. Aeby P., Schultze U., Braichotte D., Bundt M., Moser-Boroumand F., Wydler H., Fliihler H. 2001. Fluorescence imaging of tracer distributions in soil profiles. Envir. Sci. Tech., 35: 753-760.

68. Al T. A, Blowes D.W., 2000. Identification of preferential flow effects on hydraulic conductivity measurements using fluorescent tracer. I I Can. Geotech. J., 37: 479-484.

69. Al-Kharusi A.S., Blunt M.J., 2008. Multiphase flow predictions from carbonate pore space images using extracted network models. // Water Res. Res., 44: W06S01.

70. Alaoui A., Goetz B., 2008. Dye tracer and infiltration experiments to investigate macropores. IIGeoderma, 144: 279-286.

71. Alaoui A., Helbling A., 2006. Evaluation of soil compaction using hydrodynamic water content variation: comparison between compacted and non compacted soil.// Geoderma, 134: 97-108.

72. Allaire S.E., Roulier S., Cessna A.J., 2009. Quantifying preferential flow in soils: A review of different techniques. // J. Hydrol., 378: 179-204.

73. Anderson S.H., Gantzer C.J., Boone J.M., Tully R.J. Rapid nondestructive bulk density and soil-water content determination by computed tomography. // Soil Science of America Journal. 1988. 52: 35-40.

74. Anderson A.E., Weiler M., Alila Y., Hudson R.O., 2009. Dye staining and excavation of a lateral preferential flow network. I I Hydrol. Earth Syst. Sei., 13: 935-944.

75. Ashburn E.V., Weldon R.G., 1956. Spectral diffuse reflectance of desert surfaces. // J. Opt. Soc. Amer., 8: 583-586.

76. Baeyer A., 1871. Über eine neune Klasse von Farbstoffen. Ber.dt. ehem. Ges. Berlin, 4: 555-558.

77. Bäk P., Tang C., Weisenfield K., 1987. Self-organized criticality: an explanation of 1/f noise. UPhys. Rev. Lett., 59: 381-384.

78. Ballaux J. C., Peaslee D. E., 1975. Relationships between sorption and desorption of phosphorus by soils, 11 Soil Sei. Soc. Am. J., 39: 275-278

79. Bänninger D., 2004. Remote soil texture recognition. PhD Thesis, Diss. ETH No. 15465, Swiss Federal Inst, of Tech., Zurich.

80. Bänninger D., Lehmanna P., Flühlera H., Tölkeb J., 2005. Effect of water saturation on radiative transfer, Vadose Zone J., 4: 1152-1160.

81. Bänninger D., Lehmann P., Fluhler H., Guglielmetti M. 2006. Modeling the effect of soil water content and sorption on dye-tracer fluorescence. HEur. J. Soil Sei., 57: 808-815.

82. Bear, J. 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. American Elsevier Pub. Co., New York.

83. Behrens H., Demuth N., 1992. Measurement of light input into surface waters by photolysis of fluorescent dye tracer. Tracer hydrology, Proc. 6th Int. Symp. Water Tracing of the ATH 21-26 Sept. 1992, Karlsruhe, Rotterdam, Balkema, 4956.

84. Benoit-Guyod J.L., Rochat J., Alary J., Andre C., Taillandier G., 1979. Correlations between physiochemical properties and eco toxicity of fluorescent xanthenic water tracers.// Toxicol. Eur. Res., 2: 241-246.

85. Beven K., Germann P., 1982. Macropores and water flow in soil. Water Resour. Res., 18: 1311-1325.

86. Biswal B., Manwart C., Hilfer R. Three-dimensional local porosity analysis of porous media. //Physica A. 1998. 255: 221-241.

87. Blumthaler M., Ambach W., 1988. Solar UVB-albedo of various surfaces. UPhotochem. Photobiol., 48: 85-88.

88. Bonnel M., Gilmour D.A. (1978) The development of overland flow in a tropical rainforest catchment // J. Hydrol., 39, p.365-382.

89. Born M., WolfE., 2005. Principles of optics (7th expanded edition). Cambridge University Press, 986 p.

90. Bouma, J., L.W. Dekker, 1978. A case study on infiltration into dry clay soil. I. Morphological observations.// Geoderma, 20 (1): 27-40.

91. Bouma J.A., Jongerius A., Schoonderbeek D. Calculation of saturated hydraulic conductivity of some pedal clay soil using micromorphometric data. //Soil Sci. Soc. of Amer. 1979. №43. P. 261-264.

92. Brutsaert, W., 1966, Probability laws of pore-size distributions,// Soil Sci. 101: 85-92.

93. Biirgisser C.S., Cernik M., Borkovec M., Sticher H., 1993. Determination of nonlinear adsorption isotherms from column experiments: an alternative to batch studies. IIEnviron. Sci. Technol., 27: 943-948.

94. Buttle J.M., McDonald D.J., 2002. Coupled vertical and lateral preferential flow on a forested hillslope. // Water Resour. Res., 38: 1060.

95. Buttle J.M., Leigh D.G., 1997. The influence of artificial macropores on water and solute transport in laboratory soil columns.// J. Hydrol, 191: 290-313.

96. Carminati A., Flakier H., 2009. Water infiltration and redistribution in soil aggregate packings. // Vadose Zone J., 8: 150-157.

97. Chevalier C., Lindner A., Clement E., 2007. Destabilization of a Saffman-Taylor fingerlike pattern in a granular suspension. // Phys. Rev. Lett., 99: 174501.

98. Chiou C.T., 2002. Partition and adsorption of organic contaminants in environmental systems. John Wiley & Sons.

99. Ciani A., 2003. Photolysis processes in soils and another porous media. PhD Thesis, Diss. ETHNo. 15306, Swiss Federal Inst, of Tech., Zurich.

100. Ciani A., Goss K.-U., Schwarzenbach R.P., 2005. Light penetration in soil and particulate minerals.// Eur. J. Soil Sci., 56: 561-574.

101. Clothier B.E., 2000. Infiltration. In: Smith K.A., Mullins C.E. (Eds.), Soil and environmental analysis, Second ed., Marcel Dakker, New York, NY, USA, p. 239280.

102. Cordoba A., Cordoba D., Gancedo F., 2009. The Rayleigh-Taylor condition for the evolution of irrotational fluid interfaces. // PNAS, 106-27: 10955-10959.

103. Corradini G," Melone F., Smith R. E., 2000. Modeling local infiltration for a two-layered soil under complex rainfall patterns.// J. Hydrol., 237: 58-73.

104. Coulson K.L., Bouricius G.M., Gray E.L., 1965. Optical reflection properties of natural surfaces. J. Geophys. Res., 70: 4601-4611.

105. Coulson K.L., Reynolds D.W., 1971. The spectral reflectance of natural surfaces. J. App. Meteor., 10: 1285-1295.

106. Craster R. V., Matar O.K., 2009. Dynamics and stability of thin liquid films. // Rev. Mod. Phys., 81-3:1131-1198.

107. Crescimanno G., De Santis A., Provenzano G., 2007. Soil structure and bypass flow processes in a Vertisol under sprinkler and drip irrigation. IIGeoderma, 138: 110-118.

108. Cueto-Felsueroso L., Juanes R., 2008. Nonlocal interface dynamics and pattern formation in gravity-driven unsaturated flow through porous media. // Phys. Rev. Lett., 101: 244504.

109. DeBano L.F., 2000. Water repellency in soils: a historical overview.///. Hydrol., 231-232: 4-32.

110. Deeks L.K., Bengough A.G., Stutter M.I., Young I.M., Zhang X.X., 2008. Characterisation of flow paths and saturated conductivity in a soil block in relation to chloride breakthrough.// J. Hydrol., 348: 431-441.

111. DeNovio N.M., Saiers J.E., Ryan J.N., 2004. Colloid movement in unsaturated porous media: recent advances and future directions. // Vadose Zone J., 3: 338351.

112. DiCarlo D.A., 2010. Can continuum extensions to multiphase flow models describe preferential flow? // Vadose Zone J., 9: 268-277.

113. DiCarlo DA, Blunt MJ, Determination of finger shape using the dynamic capillary pressure, //WATER RESOUR RES, 2000, Vol:36, Pages:2781-2785, ISSN:0043-1397

114. Doyen, P. (1988), Permeability, Conductivity, and Pore Geometry of Sandstone, //J. Geophys. Res., 93(B7), 7729-7740.

115. Droogers, P., A. Stein, J. Bouma, and G. de Boer. 1998. Describing macro-porosity derived from staining patterns under field conditions. IIGeoderma, 83: 293-308.

116. Dunn B., Vaupel D.E., 1965. Effects of sample and fluorometer-compartment temperatures on fluorometer readings. U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 525D, Washington, 225-227.

117. Dunne T., Black R.D. (1970) An experimental investigation of runoff production in permeable soil // Water Res. Res., 6: 478-490.

118. Duwig C., Delmas P, Muller K., Prado B., Ren K., Morin H, Woodward A., 2008. Quantifying fluorescent tracer distributions in allophonic soils to image solute stransport.// Eur. J. Soil Set, 59: 94-102.

119. Elliot T.R., Reynolds W.D., Heck R.J. Use of existing pore models and X-ray computed tomography to predict saturated soil hydraulic conductivity. // Geoderma. 2010. 156: 133-142.

120. Elsenbeer H. (2001) Hydrologic flowpaths in tropical rainforest soilscapes a review//Hydrological Processes, 15, 1751-1759.

121. Elsenbeer H., Lack A., 1996. Hydrometric and hydrochemical evidence for fast flowpaths at La Cuenca, Western Amazonia. ///. Hydrol., 180: 237-250.

122. Everts C. J., Kamvar R. S., 1989. Comparison of tracer mobilities under laboratory and field conditions.// J. Environ. Qua.l, 18:491-498.

123. Ewing R. P., Horton R., 1999. Discriminating dyes in soil with color image analysis.// Soil Sci. Soc. Am. J., 63: 18-24.

124. Farmer W. J., Aochi Y., 1974. Picloram sorption by soils,// Soil Sei. Soc. Am. J., 38:418-423.

125. Feister U„ Grewe R., 1995. Spectral albedo measurements in the UV and visible region over different types of surfaces. UPhotochem. Photobiol., 62: 4.

126. Ferer M., Bromhai G.S., Smith D.H., 2009. Miscible viscous fingering in three dimensions: fractal-to-compact crossover and interfacial roughness. // Phys. Rev. E, 80: 011602.

127. Ferrer M. L., del Monte F., 2003. Study if the adsorption of Sulfrhodamine B on the internal surface of porous sol-gel silica glasses through fluorescence means. //Langmuir, 19: 650-653.

128. Field M.S., Wilhelm R.G., Quinlan J.F., Aley T.J., 1995. An assessment of the potential adverse properties of fluorescent tracer dyes used for groundwater tracing. HEnvir. Monitor, and Assess., 38: 75-96.

129. Finsterle S., Doughty C., Kowalsky M.B., Moridis G.J., Pan L., Xu T., Zhang Y., Pruess K., 2008. Advances vadose zone simulations using TOUGH. // Vadoze Zone J., 7: 601-609.

130. Fitter, A. H., Sutton C. D., 1975. The use of the Freundlich isotherm for soil phosphate sorption data,// J. Soil Sei. 26: 241-246.

131. Flury M., Fliihler H., Jury W.A. and Leuenberger J. Susceptibility of soils to preferential flow of water: a field study .//Water Resour. Res. 1994. №30.

132. Flury M., Fliihler H. 1995. Tracer characteristics of Brilliant Blue FCF. I I Soil Sei. Soc. Am. J., 59: 22-27.

133. Flury M., Wai N.N., 2003. Dyes as tracers for vadoze zone hydrology. // Rev. Geophys., 41: 1-37.

134. Flury M., Qiu H., 2008. Modeling colloid-facilitated contaminant transport in the vadose zone. // Vadose Zone J., 7: 682-697.

135. Forrer /., Kasteel R., Flury M., Fliihler H. 1999. Longitudinal and lateral dispersion in an unsaturated field soil. // Water Resour. Res., 35: 3049-3060.

136. Forrer /., Papritz A., Kasteel R., Fluhler H., 2000. Quantifying dye tracers in soil profiles by image processing. //Eur. J. Soil Sei., 51: 313-322.

137. Förster, 1951. Fluorescence of organic substances. Vandenhoek & Ruprecht, Göttingen.

138. Fujita H., 1952. The exact pattern of a concentration-dependent diffusion in a semi-infinite medium, Part II. Text. Res. J., 22: 823-827.

139. Furman A., 2008. Modeling coupled surface-subsurface flow processes: a review. // Vadoze Zone J., 7: 741-756.

140. Garboczi E.J., Bentz D.P., Multi-scale analytical/numerical theory of the diffusivity of concrete. ITS. Adv. Cement-Based. Mater., 8, 77-88.

141. Garcia X., Akanji L.T., Blunt M.J., Matthai S.K., Latham J.P., 2009. Numerical study of the effects of particle shape and polydispersity on permeability. // Phys. Rev. E, 80: 021304.

142. Gardner, M.R., 1953. The preparation of latex casts of soil cavities for the study of tunneling activities of animals. Science 118, 380-381.

143. Gardner W.R., 1959. Solutions of the flow equation for the drying of soils and other porous media.// Soil Sci. Soc. Am. Proc., 23: 183-187.

144. Garrido F., Ghodrati M., Campbell C.G. Method for in situ field calibration of fiber optic miniprobes. // Soil Sci. Soc. Am. J. 2000. - 64: 836-842.

145. Geel P.J.V., Parker W.J. Estimating the water budget for a peat filter treating septic tank effluent in the field // J. Hydrol. 2003. V. 271. P. 52-64.

146. Gerke, H.H. and van Genuchten, M.T. 1993a. A dual-porosity model for simulating the preferential movement of water and solutes in structured porous media. // Water Resour. Res., 29: 305-319.

147. Gerke, H.H. and van Genuchten, M.T. 1993b. Evaluation of a First-Order Water Transfer Term for Variably Saturated Dual-Porosity Flow Models. I/Water Resour. Res., 29: 1225-1238.

148. Gerke, H.H. and van Genuchten, M.T. 1996. Macroscopic presentation of structural geometry for simulating water and solute movement in dual-porosity model. // Adv. Water Res., 19: 343-357.

149. Gerke K. M., Sidle R. C., Tokuda Y., 2008. Sorption of Uranine on Forest Soils, I ¡Hydrol. Res. Lett., 2: 32-35

150. German Heins J., Flury M., 2000. Sorption of Brilliant Blue FCF in soils as affected by pH and ionic strength. Geoderma 97: 87-101

151. Ghezzehei T.A., 2008. Errors in determination of soil water content using time domain reflectometry caused by soil compaction around waveguides. // Water Res. Res., 44: W08451.

152. Ghodrati M., Jury W.A., 1990. A field study using dyes to characterize flow of water. Soil Sci. Soc. Am. /., 54: 1558-1563.

153. Ghodrati M., Jury W. A., 1992. A field study of the effects of soil and irrigation method on preferential flow of pesticides in unsaturated soil. J. Contarn. Hydrol, 11:101-125.

154. Ghorbani A., Cosenza Ph., Ruy S., Doussan C., Florsch N., 2008. Noninvasive monitoring of water infiltration in a silty clay loam soil using Spectral Induced Polarisation. // Water Resour. Res., 44: W08402.

155. Gish T.J., Kung K.-J.S., 2007. Procedure for quantifying a solute flux to a shallow perched water table.// Geoderma, 138: 57-64.

156. Goldstein L., Prasher S.O., Ghoshal S. Three-dimensional visualization of non-aqueous phase liquid volumes in natural porous media using a medical X-ray computed tomography scanner. // Contaminant hydrology. 2007. 93: 96-110.

157. Goswami R.R., Ambale B., Clement T.P., 2008. Estimating errors in concentration measurements obtained from image analysis. // Vadose Zone J., 8: 108-118.

158. Griffioen J., Appelo C.A.J., van Veldhuizen M., 1992. Practice of chromatography: Deriving isotherms from elution curves. //Soil Sei. Soc. Am. J., 56: 1429-1437.

159. Grinevskii S.O., Pozdnyakov S.P., 2010. Principles of regional estimation of infiltration groundwater recharge based on hydrogeological models. // Water Res., 37: 623-637.

160. Grosbellet C„ Vidal-Beaudet L., Caubel V., Charpentier S. Improvement of soil structure formation by degradation of coarse organic matter. // Geoderma. 2011. 162: 27-38.

161. Grossman R.B., Lynn W.C., 1967. Gel-like films that may form at the air-water interface in soils. //Soil Sei. Amer. Proc., 31.

162. Hagedorn F., Bundt M., 2002. The age of preferential flow paths. Geoderma, 108: 119-132.

163. Hägler A., 1873. Beiträge zur Entstehungengsgeschichte des Typhus und zur Trinkwasserlehle. Dt. Arch. Klin. Med., 11: 237-267.

164. Hangen E., Gerke H. H., SchaafW., HiittlR. F., 2004. Flow path visualization in a lignitic mine soil using iodine-starch staining. //Geoderma, 120: 121-135.

165. Hatano, R. and Bootlink, H.W.G., 1992. Using fractal dimensions of stained flow patterns in a clay soil to predict bypass flow.// J. Hydrol. 135: 121-131

166. Hatano, R., Kawamura, N., Ikeda, J. and Sakuma, 71, 1992. Evaluation of the effect of morphological features of flow paths on solute transport by using fractal dimensions of methylene blue staining pattern. IIGeoderma 53: 31-44.

167. Harari Z, 1996. Ground-penetrating radar (GPR) for imaging stratigraphic features and groundwater in sand dunes. // J. Appl. Geophys., 36: 43-52.

168. Hayashi Y., Kosugi K., Mizuyama T., 2006. Changes in pore size distribution and hydraulic properties of forest soil resulting from structural development. //J. Hydrol., 331: 85-102.

169. Healy W.R., 2008. Simulating water, solute, and heat transport in the subsurface with the VS2DI software package. // Vadoze Zone J., 7: 632-639.

170. Heilig A., Steenhuis T.S., Walter M.T., Stephen J.H., 2003. Funneled flow mechanisms in layered soil: field investigations.// J. Hydrol., 279: 210-223.

171. Helming R., Multiphase flow and Transport Processes in the Subsurface (Springer, Berlin, 1997)

172. Hencher S.R., 2010. Preferential flow paths through soil and rock and their association with landslides. //Hydrological Processes, 24: 1610-1630.

173. Hercules, 1966. Fluorescence and phosphorescence analysis. Interscience Publishers, New York

174. Hilfer R. Geometric and dielectric characterization of porous media. // Phys. Rev. B. 1991. N 44, pp. 60-75.

175. Hilfer R., Manwart C., 2001. Permeability and conductivity for reconstruction models of porous media. // Phys Rev E, 64: 021304.

176. Hillel D., 1977. Computer simulations of soil-water dynamics, a compendium of recent work. Int. Dev. Res. Centre, Ottawa.

177. Hillel D., Baker R.S. A descriptive theory of fingering during infiltration into layered soils.//Soil Sci. 1988. №146. P. 51-56.

178. Hiramoto R., Bernecky J., Jurand J., Hamlin M., 1964. The effect of hydrogen ion concentration fluorescent labeled antibodies. HJ. Histochem. Cytochem., 12: 271-274.

179. Holtzman R., Juanes R., 2010. Crossover from fingering to fracturing in deformable disordered media. //Phys. Rev. E, 82: 046305.

180. Homsy G.M., 1987. Viscous fingering in porous media. 11 Ann. Rev. Fluid Mech., 19: 271-311.

181. Hunt A., 2005. Percolation theory for flow in porous media (Lecture notes in physics 647). Springer, New York.

182. Hughes D.A., 2010. Hydrological models: mathematics or science? // Hydrol. Processes, 24: 2199-2201.

183. Ingram K. T., Leers G. A., 2001. Software for Measuring Root Characters from Digital Images. IIAgron. J., 93(4): 918 922.

184. Iverson, R.M., 2000, Landslide triggering by rain infiltration,// Water Resour. Res., 36: 1897-1910.

185. Janssen M., Lennartz B., 2008. Characterization of preferential flow pathways through paddy bunds with dye tracer tests. // Soil Sci. Soc. Am. J., 72: 1756-1766

186. Jarvis N.J., 2007. A review of non-equilibrium water flow and solute transport in soil macropores: principles, controlling factors and consequences for water quality. // Eur. J. Soil Sci., 58: 523-546.

187. Jarvis N.J., Jansson P.E., Dik P.E., Mssing /., 1991. Modeling water and solute in macroporous soil. I. Model description and sensitivity analysis. // J. Soil Sci., 42: 59-70.

188. Jarvis N.J., Leeds-Harrison P.B., Dosser J.M., 1987. The use of tension infiltrometers to access routes and rates of infiltration in a clay soil. // Soil Sci. J., 38: 633-640.

189. Jiao Y., Stillinger F.H., Torquato S., 2009. A superior descriptor of random textures and its predictive capacity. // PNAS, 106: 17634.

190. John M.K., 1972. Cadmium adsorption maxima of soils as measured by the Langmuir isotherm.// Can. J. Soil Sci., 52: 343-350.

191. Jones J. A. A., Connely L. J., 2002. A semi-disctibuted simulation model for natural pipeflow. IIJ. Hydrol, 262: 28-49.

192. Jury W.A., Gardner W.R., Gardner W.H., 1991. Soil physics (Fifth edition). John Wiley & Sons.

193. Kasnavia T., Vu D., Sabatini D.A., 1999. Fluorescent dye and media properties affecting sorption and tracer selection. //Ground Water, 37-3: 376-381.

194. Kass W.A., 1994. Hydrologycal tracing practice on underground contaminations.// Envir. Geol., 23: 23-29

195. Kass W.A., 1998. Tracing technique in geohydrology. A.A.Balkema/Rotterdam/Brookfield.

196. Kasteel R., Burkhardt M., Giesa S., Vereecken H., 2005. Characterization of field tracer transport using high-resolution images. // Vadoze Zone J., 4: 101-111.

197. Kasteel R., Gamier P., Vachier P., Coquet Y., 2006. Dye tracer infiltration in the plough layer after straw incorporation,// Geoderma, 137: 360-369.

198. Keefe, S. H., L. B. Barber, R. L. Kunkel, J. N. Ryan, D. M. McKnight, and R. D. Wass (2004), Conservative and reactive solute transport in constructed wetlands, //Water Resour. Res., 40, W01201, doi: 10.1029/2003WR002130.

199. Ketelsen H., Meyer-Windel S., 1999. Adsorption of Brilliant Blue FCF by soils. //Geoderma 90: 131-145.

200. King P.R., Andrade J.S.Jr., Buldyrev S.V., Dokholyan N., Lee Y., Havlin S., Stanley H.U. Predicting oil recovery using percolation. // Physica A. 1999. V 266, pp. 107-114.

201. Kitahara H., 1992. Characteristics of pipe flow in a forest soil.// J. Jap. Soc. Hydrol. Water Resour., 5: 15-25 (in Japanese).

202. Kladivko, E. J., G. E. Van Scoyoc, E. J. Monke, K. M. Oates, and W. Pask. 1991. Pesticide and nutrient movement into subsurface tile drains on a silt loam soil in Indiana,///. Environ. Qual., 20: 264-270.

203. Klump S., Cirpka O.A., Surbeck H., Kipfer R., 2008. Experimental and numerical studies on excess-air formation in quasi-saturated porous media. //Water Res. Res., 44: W05402.

204. Knop A., 1878. Uber die hydrographischen Beziehungen zwischen der Donau und der Aachquelle im badischen Oberlande. N. Jb. Miner, Stuttgart, 350-363.

205. Koestel J., Kasteel R., Kemna A., Esser O., Javaux M., Binley A., Vereecken H., 2009. Imaging Brilliant Blue stained soil by means of electrical resistivity tomography. // Vadoze Zone J., 8: 963-975.

206. Köhne J.M., 2005. Mini suction cups and water-extraction effects on preferential solute transport. // Vadoze Zone J., 4: 866-880.

207. Koponen A., Kataja M., Timonen J. Tortuous flow in porous media. // Phys. Rev. E, 54,406 (1996)

208. Kortüm, 1969. Reflectance spectroscopy: Principles, methods, applications. Springer Verlag, New York

209. Kosugi K., 1994. Three-parameter log-normal distribution model for soil water retention, I ¡Water Resour. Res., 30: 891-901.

210. Kotlyar A.B., Borovok N., Raviv S., Zimanyi L., Gutman M. Fast redox perturbation of aqueous solution by photoexcitation of Pyranine. // Photochem. Photobiol. 1996. - 63, 448-454.

211. Kozlov V.V., Sarzhevskii A.M., 1975. Diffusion and salvation of fluorescent molecules in aqueous solutions. HAppl. Spectroscopy J., Minsk, 22: 453-457.

212. Krinov E.L., 1947. Spectral reflection properties of natural surfaces. Tech. Trans. TT-439, Natl. Res. Council of Canada, Ottawa.

213. Kroes J.G., van Dam J.C., (ed.) 2003. Reference manual SWAP version 3.03. AlterraRep. 773. Alterra. Wageningen, the Netherlands.

214. Krüger F.K., 1876. Fluoreszein als Indikator beim Titrieren. Ber. Dt. Chem. Ges. Berlin, 9: 1572.

215. Kung K.-J. S., Steenhuis T.S., Klavdiko E. J., Gish T. J., Bubenzer G., Helling C.S., 2000. Impact of preferential flow on the transport of adsorbing and non-adsorbing tracers. Soil Sei. Soc. Am. J., 64:1290-1296.

216. Kulli B., Stamm C., Papritz A., Fliihler H., 2003. Discrimination of flow regions on the basis of stained infiltration patterns in soil profiles. // Vadoze Zone J., 2: 338-348.

217. Kung K.J.S., Donohue S.V., 1991. Improved solute-sampling protocol in a sandy vadose zone using ground-penetrating radar. // Soil Sei. Soc. Am. J., 55:1543-1545.

218. Lakowitz J.R., 1999. Principles of Fluorescence Spectroscopy, Second Edition. Kluwer Academic/Plenum Publishers.

219. Lawes J.B., Gilbert J.H., Masters M.T., 1882. Agricultural, botanical and chemical results of experiments on the mixed herbage of a permanent meadow. II. The botanical results, UPhilos. Trans. R. Soc. A & B, 713: 1181-1413.

220. Lee H.S., Matthews C.J., Braddock R.D., Sander G.C., Gandola F. A MATLAB method of lines template for transport equations // Environmental Modelling & Software, 2004. Vol. 19. p. 603-614.

221. Lehmann P., Hinz C., McGrath G., Tromp-van Meerveld HJ., McDonnell J.J., 2007. Rainfall threshold for hillslope outflow: an emergent property of flow pathway connectivity. // Hydrol. Earth Syst. Sei., 11: 1047-1063.

222. Lenhard R.J., Meakin P., 2007. Water behavior in layered porous media with discrete flow channels: results of a large-scale experiment. // Vadose Zone J., 6: 458-470.

223. Lin H.S., Mclnnes K.J., Hallmark C.T., 1996. Effective porosity and flow rate with infiltration at low tensions in well-structured subsoil. //Trans. Am. Soc. Aq. Eng., 39: 131-133.

224. Lipsius K., Mooney S.J., 2007. Using image analysis to estimate the influence of water repellency on infiltration patterns in a sandy soil.// Geoderma, 136: 865875.

225. Lohmannsroben H.-G., Schober L. 1999. Combination of laser-induced fluorescence and diffuse-reflectance spectroscopy for the in situ analysis of Diesel-fuel-contaminated soils.// Appl. Optics, 38(9): 1404-1410.

226. Luo L., Lin H., Halleck P., 2008. Quantifying soil structure and preferential flow in intact soil using X-ray computed tomography. // Soil Sci. Soc. Am. J., 72: 1058-1069.

227. Lutty G.A., 1978. The acute intravenous toxicity of biological stains, dyes and other fluorescent substances.// Toxicol, and Appl. Pharmacol., 44: 224-249.

228. Lyons R.G., 1993. Identification and separation of water tracing dyes using pH response characteristics.//ofHydrol., 152: 13-29.

229. Mandelbrot, B.B. (1982). The Fractal Geometry of Nature. W.H. Freeman and Company.

230. Manwart C., Aaltosalmi U., Koponen A., Hilfer R., Timonen J., 2002. Lattice-Boltzmann and finite-difference simulations for the permeability for three-dimensional porous media. // Phys. Rev. E, 66: 016702.

231. Marking L.L., 1969. Toxicity of Rhodamine B and fluorescein sodium to fish and their compatibility with Antimycin A. Prog. Fish-Culturist, 31: 139-142.

232. McCarthy J.F., McKay L.D., 2004. Colloid transport in the subsurface: past, present and future challenges. // Vadose Zone J., 3: 326-337.

233. McDonald K., Kasten K, Hervey R., Gregg S., Robb C.A., Borgmann A.R., 1974. Acute and subacute toxicity evaluation of intravenous sodium fluorescein in mice, rats and dogs. //Toxicol. And Appl. Pharmacol., 29: 97-98.

234. McDonald M.G., Harbaugh A.W., 1988. A modular three-dimensional finite-difference ground-water flow model; Tech. of Water-Resour. Invest. 06-A1. USGS, Reston. VA.

235. McDonnell, J. J. (1990), A rationale for old water discharge through macropores in a steep, humid catchment, //Water Resour. Res., 26,2821-2832.

236. Mchedlov-Petrosyan N.O., 1979. Ionization constant of fluorescien. HJ. Anal. Chem. USSR, 34: 812-815.

237. McNeil J.D., Oldenborger G.A., Schincariol R.A., 2006. Quantitative imaging of contaminant distributions in heterogeneous porous media laboratory experiments. // J. Contamin. Hydrol., 84: 36-54.

238. Menon M., Yuan Q., Jia X., Dougill A. J., Hoon S.R., Thomas A.D., Williams R.A. Assessment of physical and hydrological properties of biological soil crusts using X-ray microtomography and modeling. // Journal of hydrology. 2011. 397: 47-54.

239. MERCK 1990/91, (cit. after Käss, 1998).

240. Millington R.J., Quirk J.M. 1961. Permeability of porous solids. Trans. Faraday Soc., 57: 1200-1207.

241. Mishra M., Martin M., De Wit A., 2008. Differences in miscible viscous fingering of finite width slices with positive or negative log-mobility ratio. // Phys. Rev. E, 78: 066306.

242. Mishra M., Trevelyan P.M., Almarcha C., De Wit A., 2010. Influence of double diffusive effects on miscible viscous fingering. // Phys. Rev. Lett., 105: 204501.

243. Miyata S., Kosugi K., Gomi T., Onda Y., Mizuyama T., 2007. Surface runoff as affected by soil water repellency in a Japanese cypress forest. IIHydrol. Processes, 21: 2365-2376.

244. Mon J., Flury M., Harsh J.B., 2006. Sorption of four triarylmethane dyes in a sandy soil determined by batch and column experiments. IIGeoderma 133: 217224.

245. Montgomery D.R., Dietrich W.E., Torres R., Anderson S.P., Heffner J.T., Loague K., 1997. Hydrologie response of a steep, unchanneled valley to natural and applied rainfall. // Water Resour. Res., 33: 91-109.

246. Morris C., Mooney S. J. 2004. A high-resolution system for the quantification of preferential flow in undistributed soil observations of tracer. IIGeoderma, 118: 133-143.

247. Moser H., Sagl H., 1967. Die Direktmessung hydrologischer Farbtracer im Gelände. /ISteir. Beitr. Hydrogeol, 67: 179-183.

248. Mostafa M., van Geel P.J., 2007. Conceptual models and simulations for biological clogging in unsaturated soils. II Vadose Zone J., 6: 175-185.

249. Mortensen A.P., Jensen K.H., Nilsson B., Juhler R.K., 2004. Multiple Tracing Experiments in Unsaturated Fractured Clayey Till. // Vadose Zone J., 3: 634-644.

250. Mota M.C., Carvalho P., Ramalho J., Liete E., 1991. Spectrophotometric analysis of sodium fluorescein aqueous solutions, determination of mplar coefficient. Hint. Ophthalmol., 15: 321-326.

251. Mualem Y., 1976. A new model predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media.// Water Resour. Res., 12:513-522.

252. Newman B.D., Campbell A.R, Wilcox B. P., 1998. Lateral subsurface flow pathways in a semiarid ponderosa pine hillslope. //Water Resour. Res., 34: 34853496.

253. Nieber J.L., Sidle R.C., 2010. How do disconnected macropores in sloping soils facilitate preferential flow? // Hydrol. Processes, 24: 1582- 1594.

254. Noguchi S., Tsuboyama Y., Sidle R.C., Hosoda I., 1997. Spatially distributed morphological characteristics of macropores in forest soils of Hitachi Ohta Experimental Watershed, Japan. HJ. Forest Res., 2(4): 207-215.

255. Noguchi S., Tsuboyama Y., Sidle R. C., Hosoda /., 1999. Morphological characteristics of macropores and the distribution of preferential flow pathways in a forested slope segments. IISoil. Sci. Soc. Am. J., 63: 1413-1423.

256. Nowak W., Schwede R.L., Cirpka O.A., Neuweiler I., 2008. Probability density functions of hydraulic head and velocity in three-dimensional heterogeneous porous media. //Water Res. Res., 44: W08452.

257. Ogawa S., Baveye P., Boast C.W., Parlange J.Y., Steenhuis T., 1999. Surface fractal characteristics of preferential flow patterns in field soils: evaluation and effect of image processing.// Geoderma, 88: 109-136.

258. Oh W., Lindquist B. Image thresholding by indicator kriging. // IEEE Trans. Pattern. Anal. Mach. Intell. 1999. 21: 590-602.

259. Okawa K., Miyata T., JJragami T., 2006. Fluorescence resonance energy transfer by quencher adsorption into hydrolgels containing fluorophores. 11 J. Polym. Sci. B„ 44: 3245-3252.

260. Omoti U„ Wild A., 1979a. Use of fluorescent dyes to mark the pathways of solute movement thorough soil under leaching conditions: 1. Laboratory experiments. Soil Sci., 128: 28-33.

261. Panday S., Huyakorn P.S., 2008. MODFLOW SURFACT: A state-of-the-art use of vadose zone flow and transport equations and numerical techniques for environmental evaluations. // Vadoze Zone J., 7: 610-631.

262. Parlange, J.-Y., Hill, D.E., 1976. Theoretical analysis of wettingfront instability in soils. //Soil Sei. 122, 236-239.

263. Philips-Invernizzi B., DupontD., Caze C., 2001. Bibliographical review for reflectance of diffuse media. //Optical Eng., 40: 1082-1092.

264. Peth S., Horn R., Beckmann F., Donath T., Fischer J., Smucker A.J.M., 2008. Three-dimensional quantification of intra-aggregate pore-size features using synchrotron-radiation-based microtomography. // Soil Sei. Soc. Am. J., 72: 897907.

265. Perret, J., Prasher, S.O., Kantzas, A., Langford, C., Hamilton, K., 2000. Preferential solute flow in intact soil columns measured by SPECT scanning. // Soil Science Society of America Journal 64, 469-477.

266. Perrin D.D., Armarego W.L., 1988. Purification of laboratory chemicals, 3rd edition. New York, Pergamon Press.

267. Persson M., 2005. Accurate dye tracer concentration estimations using image analysis.// Soil Sei. Soc. Am. J., 69:967-975.

268. Persson M., Yasuda H., Albergel J., Berndtsson R., Zante P., Nasri S., Ohstrom P., 2001. Modeling plot scale dye penetration by a diffusion limited aggregation (DLA) model. // J. Hydrol., 250: 98-105.

269. Persson M., Haridy S., Olsson J., Wendt J., 2005. Solute Transport Dynamics by High-Resolution Dye Tracer Experiments—Image Analysis and Time Moments. // Vadose Zone J., 4: 856-865.

270. Pfuhl E., 1899. Bemerkungen zu der Arbeit: "Ueber die Filtrationskraft des Bodens und die Fortchwemmung von Bakterien durch das Grundwasser". HHygiene und Infectionskrankheiten, 31: 497-501.

271. Procter and Gamble, 1970. DFG report on Cosmetics (cit. after Käss, 1998).

272. Pruess K., 1991. TOUGH2: A general-purpose numerical simulator for multiphase fluid and heat flow. LBL-29400. Lawrence Berkley Natl. Lab., Berkeley, CA.

273. Quevedo-Reyes M., Hernández-Machado A., Corvera Poiré E., 2006. Phase field approach to spatial perturbations in normal Saffman-Taylor fingers. // Phys. Rev. E, 73: 066308.

274. Raats P.A.C., 2001. Developments in soil-water physics since the mid 1960s. //Geoderma, 100: 355-387.

275. Rasband, W.5. ImageJ, U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, http://imagej.nih.gov/ij/, 1997-2011.

276. Reichenberger S., Amelung W., Laabs V., Pinto A., Totsche K. U., Zech W., 2002. Pesticide displacement along preferential flow pathways in a Brazilian Oxisol. HGeoderma, 110: 63-86.

277. Rendell D., Mowthorpe D. 1987. Fluorescent and Phosphorescence Spectroscopy. John Wiley, London.

278. Reynolds E.R.C., 1966. The percolation of rain water through soil demonstrated by fluorescent dyes. IIJ. Soil Sci., 17: 127-132.

279. Ritgema P.E., 1965. An analysis of actual évapotranspiration. Rep. 659, Center for Agri. Publ. and Doc., Wageningen, Netherlands.

280. Ritsema C.J., Dekker L.W., Hendrickx J.M.H., and Hamminga W. Preferential flow mechanism in water repellent sandy soil. //Water Resour. Res. 1993. №29.

281. Ritsema and Dekker, 1996. Uneven moisture patterns in water repellent soils. IIGeoderma, 70(2-4): 87-99.

282. Roberge J., Plamondon A. P., 1987. Snowmelt runoff pathway in a bilateral forest hillslope, the role of pipe throughflow.// J. Hydrol., 95: 39-54.

283. Rochat J., Demenge J., Rerat C., 1978. Toxicology of fluorescent tracer Rhodamine B.11 Toxicol. Eur. Res., 1: 23-26.

284. Rogasik H., Crawford J.W., Wendroth O., Young I.M., Joschko M. & Ritz K. Discrimination of soil phases by dual energy X-ray tomography. // Soil Science Society of America Journal. 1999.63: 741-751.

285. Romanchuk M.D., Kenneth G., 1982. Fluorescein: Physicochemical factor affecting fluorescence. HSurv. Ophthalmol., 26: 269-283.

286. Roth, K., Schulin, R., Fliihler, H., and Attinger, W. (1990). Calibration of time domain reflectometry for water content measurement using a composite dielectric approach. I ¡Water Resour. Res., 26: 2267-2273.

287. Rozwadowski M., 1961. Effect of pH on fluorescence of fluorescein solutions. IIActaPhys. Pol., 20: 1005-1017.

288. Ruan H., Illangasekare T.H., 1998. A model to couple overland flow and infiltration into macroporous vadose zone,// J. HydroL, 210: 116-127.

289. Rupp, 1885. Die Verwendung von Uranin und Fluoreszein zum Färben von Wässern betreffend. Ber. Des Chem. Laboratoriums der Techn. Hochschule Karlruhe vom 29 August 1885, Badisches Generallandesarchiv Karlsruhe.

290. Sabatini D.A., 2000. Sorption and interparticle diffusion of fluorescent dyes with consolidated aquifer media.// Ground Water, 38-5: 651-656.

291. Saffinan P.G., Geoffrey Taylor, 1958. The penetration of a fluid into a porous medium or Hele-Shaw cell containing a more viscous liquid. // Proc. R. Soc. Lond. A., 245: 312-329.

292. Sander T., Gerke H.H., 2007. Preferential flow patterns in paddy fields using a dye tracer. // Vadoze Zone J., 6: 105-115.

293. Schlather M., Huwe B., 2005. A stochastic model for 3-dimensional flow patterns in infiltration experiments. J. Hydrol. 310: 17-27.

294. Schlüter S., Weller U., Vogel H.J. Segmentation of X-ray microtomography images of soil using gradient masks. // Computers and Geosciences. 2010. 36: 1246-1251.

295. Schmidt W., 2005. Optical spectroscopy in chemistry and life sciences. Wiley-VCH.

296. Schincariol, R. A., Herderick, E. E., and Schwartz, F. W., 1993. On the application of image analysis to determine concentration distributions in laboratory experiments, J. Contam. Hydrol., 12, 15: 197-215.

297. Shoaei G., Sidle R.C., 2008. Variation in soil characteristics and hydrologic properties associated with historic landuse near a recent landslide, nagano Prefecture, Japan. // Geoderma, 153: 37-51.

298. Schober L., Lohmannsroben H.-G. 2001. Determination of optical parameters for light penetration in particulate materials and soils with diffuse reflectance (DR) spectroscopy. J. Environ. Monit., 2:561-655.

299. Shein E.V., Umarova A.B. Changes in physical properties of soils and soil processes as derived from the data of a long-term lysimetric experiment (19612002) //Eurasian Soil Science. 2002. V. 35. Suppl. I. P. S100-S106.

300. Shipitalo, M.J., Nuutinen, V., Butt, K.R., 2004. Interaction of earthworm burrows and cracks in a clayey, subsurface-drained soil. Applied Soil Ecology 26, 209-217.

301. Schumacher, W. 1864. Soil physics. (In German.) Wiegandt &Hempet, Berlin.

302. Shuman L.M., 1975. The effect of soil properties on zinc adsorption by soils. IISoil Sci. Soc. Am. Proc., 39: 454-458.

303. Sidle R.C., Kardos L.T., 1977. Adsorption of copper, zinc and cadmium by a forest soil.///. Environ. Qual., 6: 313-317.

304. Sidle R.C., Kardos L.T., van Genuchten M.Th., 1977. Heavy metals transport in a sludge-treated soil. I I J. Environ. Qual., 6: 438-443.

305. Sidle R.C., Tsuboyama Y., Noguchi S., Hosoda I.,. Fujieda M, and Shimizu T. 1995a. Seasonal hydrologic response at various spatial scales in a small forested catchment, Hitachi Ohta, Japan.11 J. Hydrol., 168: 227-250.

306. Sidle R. C., Kitahara H., Terajima T., and Nakai Y. 1995b. Experimental studies of the effects of pipeflow on shallow groundwater distribution and throughflow partitioning.///. Hydrol., 165: 207-219.

307. Sidle R.C., Nilsson B., Hansen M., Fredericia /., 1998. Spatially varying hydraulic and solute characteristics of a fractured till determined by field tracer tests, Fuenen, Denmark.// Water Resour. Res., 34: 2515-2527.

308. Sidle R. C., Tsuboyama Y., Noguchi S., Hosoda I., Fujieda M., Shimizu T, 2000. Stormflow generation in steep forested headwaters: a linked hydrogeomorphic paradigm.// Hydrol Process, 14: 369-385.

309. Sidle R. C., Noguchi S., Tsuboyama Y., Laursen K, 2001. A conceptual model of preferential plow system in forested hillslopes: evidence of self-organization. IIHydrol. Processes, 15: 1675-1692.

310. Sidle R.C., Ochiai H., 2006. Landslides: Processes, Prediction, and Land Use (Water Resources Monograph), AGU.

311. Sihler H., 1929. Blautopf und Karsthydrographie. Jh. Ver. Vaterl. Naturkde. Wiirtt., 85: 210-241.

312. Simon J.R., Gough A., Urbanik E., Wang F., Lanni F., Ware B.R., Taylor D.L. Analysis of Rhodamine and Fluorescein-labeled F-actin diffusion in vitro by fluorescence photobleaching recovery. // Biophys. J. -1988. 54, 801-815.

313. Simpson, M.J., Simpson, A.J., Gross, D., Spraul, M., Kingery, W.L., 2007. H-l and F-19 nuclear magnetic resonance microimaging of water and chemical distribution in soil columns. Invironmental Toxicology and Chemistry 26 (7), 1340-1348.

314. Simunek, J., N.J. Jarvis, M.Th. van Genuchten, and A. Gardenas. 2003. Review and comparison of models for describing non-equilibrium and preferential flow and transport in the vadose zone. //J. Hydrol. 272:14-35.

315. Simunek J., van Genuchten M. Th., 2008. Modeling nonequilibrium flow and transport properties using HYDRUS. // Vadoze Zone J., 7: 782-797.

316. Sklash, M. G., M. K. Stewart, and A. J. Pearce (1986), Storm runoff generation in humid headwater catchments: 2. A case study of hillslope and low-order stream response, //Water Resour. Res., 22, 1273-1282.

317. Smart P.L., 1982. A review of the toxicity of 12 fluorescent dyes used for water tracing.// Beitr. Geol Schweiz-HydroL, 28(1): 101-112.

318. Smart P.L., Smith D.I., 1976. Water tracing in tropical regions, the use of fluorometric techniques in Jamaica.// J. Hydrol., 30: 179-185.

319. Smart P.L., Laidlaw M.S., 1977. An evaluation of some fluorescent dyes for water tracing.//Water Resour. Res., 13: 15-33.

320. Smith T.A., Irwanto M., Haines D.J., Ghiggino K.P., Millar D.P., 1998. Time-resolved fluorescence anisotropy measurements of the adsorption of Phodamine-B and labeled polyelectrolyte onto colloidal silica. // Colloid Polym. Sci., 276: 10321037.

321. Sohn S.-I., 2009. Effects of surface tension and viscosity in the growth rates of Rayleigh-Taylor and Richtmyer-Meshkov instabilities. // Phys. Rev. E, 80: 055302 (R).

322. Stadler D., Stahli M., Aeby P., Fliihler H. 2000. Dye tracing and image analysis for quantifying water infiltration into frozen soils. /¡Soil Sci. Soc. Am. J., 64:505-516.

323. Stamrn C., Sermet R., Leuenberger J., Wunderli H., Wydler H, Fluher H., Gehre M., 2002. Multiple tracing of fast solute transport in a drained grassland soil. //Geoderma, 109: 245-268.

324. Stampfli, 1983. Fluorescent staining substances. In Introduction to Tracing Hydrology, 17-21 October, Geogr. Inst, der Univ. Bern.

325. Stauffer D., Aharony A., 1992. Introduction to percolation theory. Taylor and Francis, London

326. Tani, M. (1997), Runoff generation processes estimated from hydrological observations on a steep forested hillslope with a thin soil layer, //J. Hydrol., 200, 84- 109.

327. Taumer K., Stoffregen H., Vessolek G., 2006. Seasonal dynamics of preferential flow in a water repellent soil. // Vadose Zone J., 5: 405-411.

328. Tiab D., Donaldson E.C., Petrophysics (Second Edition). Elsevier, 2004.

329. Tidwell V.C., Glass R. J., 1994. X ray and visible light transmission for laboratory measurement of two-dimensional saturation fields in thin-slab systems, //Water Resour. Res., 30: 2873-2882.

330. Tiktak A., van den Berg F., Boesten J. J., van Kraalingen D., Leistra M., van der Linden A., 2000. Manual of FOCUS PEARL vl.1.1, RIVM. Rep. 711401008, RIVM, Bilthoven, the Neverlands. 144 p.

331. Torralba M., Ortín J., Hernández-Machado A., Corvera Poiré E., 2006. Fluctuations in Saffman-Taylor fingers with quenched disorder. // Phys. Rev. E., 77: 036207.

332. Torralba M., Ortín J., Hernández-Machado A., Corvera Poiré E., 2008. Experiments of periodic forcing of Saffman-Taylor fingers. // Phys. Rev. E., 77: 036207.

333. Torquato S., Random Heterogeneous Materials: Microstructure and Macroscopic Properties (Springer-Verlag, New York, 2002). 701 p.

334. Tracy F.T. Tree-dimentional analytical solutions of Richard's equation for box-shaped soil sample with piecewise-constant head boundary condition on the top // Journal of Hydrology. 2007. 336: 391 400.

335. Tsai, R. 1987. A versatile camera calibration technique for high-accuracy 3D machine vision metrology using off-the-shelf TV cameras and lenses. IEEE J. Robot. Automat., RA-3(4): 323-344.

336. Tsutsumi D., Sidle R. C., Kosugi K., 2005. Development of a simple lateral flow model with steady state application in hillslope soils. //Water Resour. Res., 41: 1-15.

337. Tymchak M. P., Torres R., 2007. Effects of variable rainfall intensity of the unsaturated zone response of a forested sandy hillslope. //Water Resour. Res., 43, doi:10.1029/2005WR004584.

338. Uchida T., Kosugi K., Ohte N., Mizuyama T., 1996. The influence of pipe flow on slope stability.// J. Jap. Soc. Hydrol. Water Resour., 9: 330-339 (in Japanese with English summary).

339. Uchida T., Kosugi K, Mizuyama T., 2001. Effects of pipeflow on hydrological process and its relation to landslide: a review of pipeflow studies in forested headwater catchments. //Hydrol. Process, 15: 2151-2174.

340. Van Ommen H.C., Dekker L.W., Dijksma R., Hulshof J. and M.can den Heuven. 1989. Experimental assessment of preferential flow path in a field soil.//Hydrol. №105. P. 253-262.

341. Vanderborght J., Timmerman A., Fey en J., 2000. Solute transport of steady-state and transient flow in soils with and without macropores. HSoil Sci. Soc. Am. J., 64: 1305-1317.

342. Vanderborght J., Gahwiller P., Wydler H., Schultze U., Fluher H., 2002a. Imaging fluorescent dye concentration on soil surfaces: uncertainty of concentration estimates.// Soil Sci. Soc. Am. J., 66: 760-773.

343. Vanderborght, J., Gahwiller, P., Fliihler, H., 2002b. Identification of transport processes in soil cores using fluorescent tracers. // Soil Science Society of America Journal 66, 774—787.

344. Vargas W. E., Niklasson G. A., 1997. Forward average path-length parameter in four-flux radiative transfer models, //Appl. Optics, 36: 3735-3738.

345. Villholth K. G., Jensen K. H., Fredericia J., 1998. Flow and transport processes in a macroporous subsurface-drained glacial till soil I: Field investigations. IIJ. Hydrol., Volume 207: 98-120.

346. Vinningland J.L., Johnsen 0., Flekk0y E.G., Toussaint R., Mal0y K.J., 2007. Granular Rayleigh-Taylor instability: experiments and simulations. // Phys. Rev. Lett., 99: 048001.

347. Vogel T., Gerke H., Zhang R., Van Genuchten M.Th., 2000. Modeling flow and transport in a two-dimensional dual permeability system with spatially variable hydraulic properties.// J. Hydrol, 238: 78-89.

348. Walker C., Lin H.S., Fritton D.D., 2006. Is the tension beneath a tension infiltrometer what we think it is? // Vadoze Zone J., 5: 860-866.

349. Wang Z, Lu J., Wu L., Harter T., Jury W., 2002. Visualizing preferential flow paths using ammonium carbonate and pH indicator. // Soil Sci. Soc. Am. J., 66: 347-351.

350. Wang Z., Tuli A., Jury W.A., 2003. Unstable flow during redistribution in homogeneous soils. // Vadose Zone J., 2: 52-60.

351. Webb J.M., Hansen W.H., Desmond A., Fitzhugh O.G., 1961. Biochemical and toxicologic studies of Rhodamine В and 3,6-Diaminofluoran.// Toxicol, and Appl. Pharmacol., 3: 696-706.

352. Weihs P., Rengarajan G., Simic S., Laube W., Mikielewicz W., 2000. Measurements of the reflectivity in the ultraviolet and visible wavelength range in a mountainous region. URad. Protect. Dosim., 91: 193-195.

353. Weiler, M., 2005. An infiltration model based on flow variability in macropores: development, sensitivity analysis and applications. IIJ. Hydrol., 310: 294-315.

354. Weiler M., Fliihler H. 2003. Inferring flow types from dye pattern in macroporous soils.// Geoderma, 120: 137-153.

355. Weiler, M., and J. McDonnell (2004), Virtual experiments: A new approach for improving process conceptualization in hillslope hydrology,// J. Hydrol., 285:3 -18.

356. Weiler, M., and J. J. McDonnell (2005), Testing nutrient flushing hypotheses at the hillslope scale: A virtual experiment approach, //J. Hydrol., 319: 339- 356.

357. Weiler M., McDonnell J. J., 2007. Conceptualizing lateral preferential flow and flow networks and simulating the effects on gauged and ungauged hillslopes. // Water Res. Res., 43: W03403.

358. Weitz D.A., Stokes J.P., Ball R.C., Kushnick A.P., 1987. Dynamic Capillary Pressure in Porous Media: Origin of the Viscous-Fingering Length Scale // Phys. Rev. Lett., 59: 2967.

359. Williams R.T., Bridges J.W., 1964. Fluorescence of solutions: A review.// J. Clin. Pathol., 17, 371-394.

360. Wilson J.F., 1968. Fluorimetric procedures for dye tracing. Techniques of Water-Resources Investigations, US Geol. Surv., Washington DC.

361. Woldie D.W., Sidle R.C., Gomi Т., 2009. Impact of road-generated storm runoff on a small catchment response. // Hydrol. Processes, 23: 3631-3638.

362. Woo, M.-K., diCenzo, P., 1988. Pipe flow in James Bay coastal wetlands. I I Can. J. Earth Sci. 25: 625-629.

363. Zanker V., Peter W., 1958. Die prototropen Formen des Fluoreszeins. HChem. Ber., 91: 572-580.

Информация о работе

Герке, Кирилл Миронович
кандидата физико-математических наук
Москва, 2011
ВАК 25.00.10

Диссертация

Исследование предпочтительных проводящих путей в грунтах естественного сложения - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы