膜孔灌溉单孔入渗Kostiakov模型建立与验证

以非饱和土壤水分运动理论为基础,研究膜孔灌单孔入渗土壤水分运动的数学模型,用SWMS-3D软件对多种典型土壤的单点膜孔入渗特性进行模拟.结果表明:单点膜孔的累积入渗量变化过程符合Kostiakov模型.提出包含膜孔直径、灌溉水深的单点膜孔Kostiakov入渗模型参数计算方法,采用多种土壤单点膜孔入渗室内试验结果与已有文献资料对所建模型进行验证,结果表明,所建模型能较准确地反映单点膜孔入渗特性,可为确定合理的膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据.     

垂直一维入渗土壤水分分布与入渗特性数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立垂直一维入渗土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-2D软件进行求解,利用室内试验对模拟结果进行分析验证,模拟值与实测值基本吻合,所建模型合理.用所建模型和方法对一定灌水技术要素组合下土壤水分分布和入渗特性进行数值模拟,结果表明:土壤质地、容重、初始含水率和灌溉水深对土壤水分分布模式影响微弱.土壤质地和容重对土壤含水率变化和累积入渗量影响较大,入渗水头和土壤初始含水率对土壤含水率变化和累积入渗量影响较小.     

入渗水头对垂直一维入渗Philip模型参数的影响

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立垂直一维入渗土壤水分运动的数学模型,对不同入渗水头条件下多种典型土壤垂直一维入渗特性进行模拟,模拟结果采用Philip模型拟合.结果表明:入渗水头对吸渗率、稳渗率有一定影响,提出了包括入渗水头和饱和导水率的Philip模型参数的确定方法.利用已有文献资料对所建模型进行验证,结果表明:所建模型能较简单地确定吸渗率和稳渗率,可以较准确地反映土壤水分垂直一维入渗特点.     

初始含水率对垂直一维入渗Philip模型参数的影响

以非饱和土壤水分运动理论为基础,研究垂直一维入渗土壤水分运动的数学模型,对不同初始含水率条件下多种典型土壤垂直一维入渗特性进行模拟,结果表明:土壤累积入渗量变化过程符合Philip模型,提出了包括初始含水率、饱和含水率和饱和导水率的Philip模型参数的确定方法.利用已有文献资料对所建模型进行验证,结果表明:所建模型能较简单地确定吸渗率和稳渗率,可以较准确地反映土壤水分垂直一维入渗特点.     

膜孔多点源交汇入渗湿润体特性试验研究

通过大量膜孔多点源交汇入渗试验，研究了膜孔多点源交汇入渗湿润体形状、湿润锋运移规律、湿润体内土壤含水量和土壤水分的再分布规律。这些研究成果为进一步研究膜孔多点源交汇入渗规律和膜孔灌技术奠定了基础。     

土壤含水量对土壤入渗能力的影响

基于大田多种不同土壤含水量条件下的土壤水分入渗试验，分析讨论了土壤含水量对大田土壤水分入渗能力、入渗率和Kostiakov(两参数)模型(h=Kt^α)的两个入渗参数的影响。试验结果表明：土壤含水量对大田土壤入渗能力的影响十分明显；土壤累积入渗量随土壤含水量的增加而减小；两个入渗参数随土壤含水量变化趋势明显，较好符合对数关系。研究结果对于大田灌溉、地面灌溉合理灌水技术参数的确定及水资源合理利用具有重要价值。     

由膜孔畦灌水流推进及水深资料推求点源入渗参数

根据膜孔畦灌大田灌水试验实测资料,研究了膜上水流推进规律,并对膜孔入渗采用Ｋｏｓｔｉａｋｏｖ入渗模型,提出利用膜孔畦灌田面水流推进和观测断面水深资料推求充分供水条件下点源入渗参数的新方法。实例计算表明,该法简单易行,并可消除土壤空间变异性对入渗参数的影响。该研究成果为膜孔灌理论与技术研究奠定了基础。     

重力式地下孔灌土壤水分运动规律试验研究

设计了一种重力式地下孔灌系统,具有集雨和灌溉双重功能.通过室内土箱试验,研究了不同压力水头、竖管孔径和埋深条件下土壤水分运动规律.结果表明:Philip入渗模型能够较好地描述重力式地下孔灌土壤入渗过程,决定系数大于0.99;累积入渗量随压力水头和竖管孔径的增大而增大,竖管埋深对其影响微弱;幂函数能够较好地描述湿润锋运移过程,湿润锋运移距离呈现出垂直向下大于水平方向、水平方向大于垂直向上的规律;三个方向上的湿润锋运移距离与压力水头和竖管孔径呈正相关,竖管埋深对其影响较小.重力式地下孔灌土壤入渗主要受压力水头、竖管孔径等因素的影响.     

土壤地下点源入渗的基本特性研究

基于大量的大田土壤点源入渗试验，提出了地下点源入渗系统的新理念——管道-土壤系统，分析了地下点源入渗中累积入渗量与入渗率随时间的变化过程及入渗界面问题，建立了地下点源土壤入渗模型，并利用数理统计理论证明了该模型的有效性。研究成果对研究土壤水分运动理论和指导农业地下灌溉实践都具有重要的意义。     

土壤结构对土壤入渗能力的影响

基于不同土壤结构条件下的大田土壤积水入渗试验资料，分析讨论了土壤结构对大田土壤水分入渗能力和Kostiakov-Lewis三参数模型参数的影响。试验结果表明：土壤结构对大田土壤入渗能力的影响十分明显；土壤结构由疏松变密实，土壤入渗能力递减；3个入渗参数值随着土壤结构由疏松变密实而递减。研究结果对于地面灌溉合理灌水技术参数的确定及水资源合理利用具有重要价值。     

充分供水条件下多因子点源入渗模型研究

利用室内充分供水单点源入渗试验资料,分析了膜孔灌入渗特性及其影响因素,提出了包括土壤质地,膜孔面积和土壤初始含水量在内的充分供水单点源入渗模型,并提出了模型参数的确定方法。实例计算表明,该膜孔灌入渗模型能有效地体现充分供水点源入渗特性及其规律。     

土壤水分入渗年变化特性的试验研究

以大田玉米地的土壤水分入渗跟踪试验为依据，分析讨论了土壤水分入渗的年变化特性，结果表明，给定土壤质地，土壤结构由疏松变密实，土壤水分入渗能力逐渐减小，土壤含水率的变化引起土壤水分入渗能力上下变幅。研究结论对于节水灌溉的灌水技术参数的确定和灌水效果的研究具有理论意义，对灌溉的用水管理具有实际意义。     

土壤质地对土壤入渗能力的影响

基于不同土壤质地条件下的大田土壤积水入渗试验资料，以土壤粒径小于0．002mm的黏粒质量百分数为反映土壤质地的物理量，分析讨论了土壤质地对大田土壤水分入渗能力和Kostiakov—Lewis三参数模型参数的影响。试验结果表明：土壤质地对大田土壤入渗能力的影响十分明显；土壤质地由轻变重，土壤入渗能力减小；3个入渗参数值随着土壤质地由轻变重而递减。研究结果对于地面灌溉合理灌水技术参数的确定及水资源合理利用具有重要价值。     

Validation of three infiltration models on purple soil under simulated rainfall

So as to find models suitable for the prediction of water infiltration in purple soil,infiltration rates simulated by three popular empirical infiltration models,Horton model,Kostiakov model,and the modified Kostiakov model,were compared by using those observed results on slope in purple soil under rainfall simulation.28 sets of infiltration data were divided into two parts for parameter estimation and validation independently.The performance of the three infiltration models was evaluated with the Nash and Sutcliffe efficiency criterion.The results show that the percent for Nash and Sutcliffe efficiency greater than 0.7 is about 69.7% for the Horton model,and 48.48%,and 54.55% for the Kostiakov model and the modified Kostiakov model,respectively.Horton model is better than Kostiakov model and the modified Kostiakov model in most rain events in the field.However,Kostiakov model is still suitable for reasonable prediction of the infiltration in purple soil sloping farmland because fewer parameters are needed.Furthermore,rainfall intensity has significant effects on the parameter values used in the simulation models.The simulation results can be improved by choosing suitable parameters according to the rainfall intensity.     

Validation of three infiltration models on purple soil under simulated rainfall

So as to find models suitable for the prediction of water infiltration in purple soil, infiltration rates simulated by three popular empirical infiltration models, Horton model, Kostiakov model, and the modified Kostiakov model, were compared by using those observed results on slope in purple soil under rainfall simulation. 28 sets of infiltration data were divided into two parts for parameter estimation and validation independently. The performance of the three infiltration models was evaluated with the Nash and Sutcliffe efficiency criterion. The results show that the percent for Nash and Sutcliffe efficiency greater than 0.7 is about 69.7% for the Horton model, and 48.48%, and 54.55% for the Kostiakov model and the modified Kostiakov model, respectively. Horton model is better than Kostiakov model and the modified Kostiakov model in most rain events in the field. However, Kostiakov model is still suitable for reasonable prediction of the infiltration in purple soil sloping farmland because fewer parameters are needed. Furthermore, rainfall intensity has significant effects on the parameter values used in the simulation models. The simulation results can be improved by choosing suitable parameters according to the rainfall intensity.