水-沼液一体入渗特征分析

为探明水-沼液一体灌溉模式对作物根区土壤水分环境的影响,通过水平和垂直土柱入渗试验,探求不同沼液浓度、土壤容重和入渗水头对入渗特征的影响.结果表明:在相同时间内,土壤容重为1.40g/cm3处理的累积入渗量均小于1.35g/cm-3处理,但所有处理的累积入渗量均随沼液浓度的增大而减小;垂直土柱入渗试验中4cm水头单位时间累积入渗量及土壤剖面含水率均高于2cm水头处理;不同处理土壤水扩散率及各剖面土壤含水率均呈现CK1∶41∶21∶1BL.通过对数据进行拟合分析,发现指数函数能较好地描述不同土壤容重和沼液浓度的土壤水扩散率;Kostiakov入渗模型能够准确描述垂直入渗试验中不同沼液浓度、土壤容重和入渗水头对累积入渗量的影响,其入渗系数随沼液浓度的增大逐渐减小,而入渗指数则随沼液浓度的增大逐渐增大.     

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.     

北京奥林匹克森林公园典型下垫面入渗特性

为了研究人工生态系统不同下垫面的土壤水分入渗特性,利用双环入渗仪对北京奥林匹克森林公园3种典型下垫面的土壤水分入渗过程进行原位测定,采用多个入渗模型对入渗特征曲线进行拟合,并对入渗影响因素进行析因分析。结果表明:原状林地的初始入渗率和稳定入渗率最大、入渗率衰减最快、累积入渗量也最大,人工草皮次之,而人工林地最小。由于受土壤各向异性和大孔隙流的影响,入渗模型都偏于低估入渗率,但对稳定入渗率的预测具有较好的一致性。不同下垫面的土壤水分入渗过程的差异极为显著。灌溉管理是影响初始入渗率和入渗衰减率的主要因素;土壤熟化程度是影响初期入渗能力和稳定入渗率的主要因素;而植被类型对入渗过程的影响不显著。     

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。     

峰峰新三矿煤矸石山土壤水分特性研究*

为了解煤矸石基质土壤的水分特性,为煤矸石山水土保持、生态修复和复垦提供理论依据,试验选用峰峰新三矿6种不同煤矸石基质土壤,采用室内模拟试验的方法,测定土壤孔隙度、渗透系数和水分入渗规律。试验结果表明:混合基质土壤孔隙度随掺土比例的增大而增大,掺土后基质总孔隙度显著增加;基质土壤的渗透系数山脚山腰山顶;矸土比为7∶3、5∶5和3∶7的混合基质土壤的渗透系数分别是原矸石的0.643、0.517和0.459,掺土后渗透系数显著降低。山脚矸石的初始入渗率和稳渗率分别为山腰的1.111和1.078倍;山腰矸石的初始入渗率和稳渗率分别为山顶的1.096和1.102倍;矸∶土/7∶3的初始入渗率和稳渗率分别为5∶5的1.152和1.149倍;矸土比5∶5的初始入渗率和稳渗率分别为矸土比3∶7的1.179和1.057倍。矸土混合土壤的初始入渗率、稳渗率均随矸土比的减小而迅速减小,入渗达到稳定状态的时间随矸土比的减小而增加。Kostiakov入渗模型更适合作为风化煤矸石的入渗模型,通用经验模型更适合作为掺土煤矸石的入渗模型。矸石掺土可以显著降低入渗率,提高累积入渗量,有益于煤矸石山的植物生长。     

深层坑渗灌灌水器开孔率对土壤水分入渗特性的影响研究

为了研究深层坑渗灌灌水器开孔率对土壤水分入渗特性的影响,在室内开展土箱机理实验,试验土壤为哈密砂土,选取了5个灌水器开孔率,分别为1.35%、2.2%、4.95%、7.5%和13.75%,设定灌水定额为12L,研究了不同灌水器开孔率的土壤水分入渗特性。结果表明:灌水器开孔率越大,相同时刻的累积入渗量、入渗速率、水平和垂直湿润锋越大,然而灌水器开孔率大于7.5%将对哈密砂土土壤水分入渗特性的影响很小;不同开孔率条件下累积入渗量和湿润锋随时间的变化规律均符合幂函数关系;在灌水定额相同的条件下,灌水器开孔率对土壤水分的分布影响不大。研究结果为深层坑渗灌技术的实际运用奠定了理论基础。     

土壤有机质含量对土壤入渗能力影响的试验研究

基于大田土壤水分入渗试验,分析了相同土壤质地(壤土)条件下,有机质含量对大田土壤水分入渗能力的影响;研究了在土壤有机质含量水平相近条件下,土壤水分入渗能力对土壤结构、土壤质地的反应。研究表明:土壤有机质对大田土壤入渗能力的影响十分明显;土壤累积入渗量随着土壤有机质含量的增加而增加;在土壤有机质含量水平相近条件下,土壤入渗能力随土壤密实程度的增大而减小,土壤质地由重到轻,土壤入渗能力增加。研究结果对于指导大田地面灌溉具有重要意义。     

保水剂对砂壤土水分二维入渗的影响

为揭示保水剂用量对有覆砂与无覆砂条件下土壤水分二维入渗的影响和规律,以裸土试验组为对照,通过模拟单点源入渗试验,研究在覆砂与无覆砂条件下保水剂用量(0、0.1%、0.2%、0.5%)对土壤水分入渗过程的影响.结果表明:两种不同条件下的土壤水分入渗规律基本一致.在入渗初期,随着保水剂用量的增大,入渗速率越小,累积入渗量越大,湿润锋在水平与垂直方向上的推移以及湿润体横纵比的差异均不显著;入渗中期的入渗速率和累积入渗量规律与入渗初期一致,但湿润锋在水平方向上的推移增大,而垂直方向上的推移减小,湿润体的横纵比增大;入渗后期,入渗速率基本趋于稳定,累积入渗量继续增大.Kostiakov入渗模型可以反映保水剂对砂壤土水分二维入渗的规律性.     

不同坡度和前期土壤含水率下裸地和草地的降雨产流试验分析

坡度和前期土壤含水率是降雨产流过程的重要影响因素。为探讨其对降雨产流过程的影响,采用人工降雨模拟试验,对太行山前平原区不同坡度和前期土壤含水率下草地和裸地降雨产流过程进行了研究。结果表明:(1)草地和裸地的径流量均随坡度和前期土壤含水率的增加而增大,且裸地在稳定阶段的产流量以及累积产流量均高于草地;同时,前期土壤含水率较高时,累积产流量与降雨历时呈现出分段函数的关系;(2)径流系数、产流滞时以及入渗率随坡度和前期土壤含水率的增加分别呈现出增大、减小和减小的趋势,且两影响因素对草地径流系数、产流滞时及入渗率的影响程度均强于裸地;(3)裸地和草地的入渗率均随坡度和前期土壤含水率的增加,其变化速率逐渐增大,且较其他入渗模型,Horton入渗模型可以很好地估算土壤入渗率以及入渗量。通过试验研究,以期为进一步探索太行山前平原区降雨产流规律提供参考。     

施用膨润土增强淤积泥沙持水能力及阻控硝态氮淋失试验研究

为了研究施用膨润土对淤积泥沙持水能力及硝态氮淋失的影响,以黄河淤背区淤积泥沙为研究对象,通过室内一维积水入渗装置,在淤积泥沙表层设置掺入质量分数分别为10%、 20%、 25%、 30%的膨润土保水层与不掺膨润土的淤积泥沙进行对比试验,分析入渗性能、持水能力及硝态氮淋失量的差异。结果表明：膨润土可有效改善淤积泥沙入渗性能,累积入渗量随膨润土掺量的增加而降低;与不掺膨润土的淤积泥沙相比,掺入膨润土保水层的淤积泥沙累积入渗量提高21.5%～84.2%,入渗速率降低34.0%～65.6%;淤积泥沙持水能力随膨润土掺量的增加而增强,在累积入渗量为900 mL时,湿润锋运移距离减小2.1～7.7 cm,保水层含水率提高15.3%～69.8%, 30 d淤积泥沙累积蒸发量减少2.9%～11.4%;膨润土可有效降低淤积泥沙中硝态氮淋失量,有效改善了淤积泥沙中氮素的利用效果。     

非饱和土壤有压入渗经验模型研究

基于非饱和土壤有压入渗试验,分析讨论了非饱和土壤水分有压积水入渗率随时间的变化特性,在考斯加科夫(Kostiakov)公式的基础上,建立了非饱和土壤有压入渗的三阶段经验模型.经验模型更好地反映了非饱和土壤有压入渗的过程,由其计算的累积入渗量值与实测值间的误差小于5%,与考斯加科夫三参数模型相比,和实测结果具有更好的吻合性.     

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。     

土壤一维垂直入渗控制界面的试验研究

基于不同土壤结构条件下的大田土壤水分入渗试验,通过分析对比结构良好表层土壤(容重在1.2~1.4 g/cm3之间)与特别疏松的表层土壤(容重在1.0~1.2 g/cm3之间)入渗率过程的特性和差异,揭示了土壤稳定入渗控制界面下移的现象。在对土壤的干容重与稳定入渗率之间的关系进行分析的基础上,确定了不同表层土壤结构条件下的入渗控制界面的位置。研究结果表明,结构良好的土壤的入渗控制界面在表层,特别疏松的土壤的入渗控制界面则在犁底层;入渗控制界面在表层的入渗属于无压入渗,入渗控制界面在犁底层的入渗属于非饱和土壤的有压入渗。     

黄河三角洲贝壳堤不同植被类型的土壤水分物理特征及蓄水潜能评价

贝壳堤生态系统具有典型性和脆弱性,土壤蓄水能力决定着贝壳堤系统的稳定性和植被生产力的高低.为阐明贝壳堤不同植被类型土壤蓄持水分能力及其影响因素,测定分析了贝壳砂土壤的基本物理参数、渗透性及土壤水分的温度响应特性,采用模糊数学隶属函数法评价了不同植被类型的土壤蓄水潜能.结果表明:酸枣林、杠柳林和草地能有效改善土壤通透性,土壤总孔隙度分别比裸地增加27.0%、19.3%和10.8%.在30℃和50℃恒温下,不同植被类型的土壤含水量随烘干时间的延长可分为土壤水分瞬变、渐变和平稳3个阶段.两种温度下,土壤饱和含水量、土壤达到恒重时间和失水率均表现为酸枣林杠柳林草地裸地.Horton模型适宜模拟贝壳砂生境的土壤入渗特征,灌木林土壤入渗性能好于草地.杠柳林和酸枣林的稳渗速率分别比裸地增加27.1%和5.4%,而草地比裸地降低76.6%.反映土壤蓄持水分的主要指标一类是土壤容重和孔隙度,另一类是土壤粗砂粒、粉粘粒分布和稳渗速率.贝壳砂土壤蓄水潜能综合评价为灌木林好于草地,酸枣林强于杠柳林,而裸地较差.     

基于HYDRUS-1D模拟的变水头入渗条件下VG模型参数敏感性分析

采用单因素扰动分析法,分别对土壤水力参数残余含水量θr、饱和含水量θs、饱和导水率Ks、经验参数α和n进行扰动,选用HYDRUS-1D模型模拟南京市区2年一遇降雨条件下土壤水分入渗过程,分析变水头入渗条件下各土壤水力参数的敏感性,定量描述土壤水力参数变化对HYDRUS-1D输出变量土水势和累积入渗量的影响,简化后续模型率定工作,提高模型模拟精度。结果表明:在变水头入渗条件下,5个参数对土水势与累积入渗量敏感性排序均为nKsθsαθr,其中α和n对于地表0～10 cm附近的土水势影响较大,Ks与θr,以及θs与α对土水势影响规律类似;±25%扰动情况下,θs、Ks与n三者对累积入渗量的影响均大于10%。因此,在进行变水头入渗条件下模拟计算中应保证Ks、θs、α和n参数的准确性。     

不同干密度压实黄土垂直积水入渗特性

为探究受干密度变化影响下的压实黄土垂直积水入渗特性,以延安黄土为例,利用自主研发的一套一维土柱垂直入渗试验装置,设置三组不同干密度压实土柱进行常水头积水入渗试验。结果表明：入渗率和湿润锋前进速率与压实黄土干密度存在负相关性,导致相同积水入渗时段,干密度越大,累积入渗量越少,湿润锋前进距离越短;干密度变化对入渗率影响主要体现在积水入渗前期,随时间推移影响程度逐渐减小;积水入渗试验中,同一深度相邻传感器响应时间间隔与压实黄土干密度存在正相关性,且干密度越大,土体增湿过程越相对缓慢;试验土体增湿过程中,渗透系数逐渐增大,介于10-9～10-4cm/s之间,当体积含水率在20%～30%时,渗透系数受干密度变化影响不明显,当体积含水率大于30%,干密度越大渗透系数越小;压实黄土增湿稳定时,体积含水率小于饱和态,渗透系数近似等于饱和渗透值。     

不同重构方式下古交典型矿区土壤持水性差异研究

以不同煤矸石土壤复配比例、不同保水剂添加量,构建呈不同容重梯度的系列试验土样,测定重构土壤的持水性参数。结果表明：(1)毛管持水量随土壤容重下降、煤矸石配比减少而显著增加,土壤水分表面蒸发速率则随之增加;(2)在其他复配材料比例大致一定条件下,重构土壤的毛管持水量随保水剂添加量增加呈先增加、后降低的趋势变化且保水剂用量大约为0.86%时毛管持水量达最大值,土壤水分蒸发速率随保水剂添加量增大而减小;(3)以土壤容重(X₁)、煤矸石土壤复配比(X₂)、保水剂添加量(X₃)为自变量,土壤毛管持水量(Y)为因变量建立多项式回归方程模型为Y=0.557-0.195X₁-0.026X₂+0.201X₃-0.117X₃²,此模型可为煤矸石、保水剂以及矿区表土为复配材料配制容重适宜、持水性良好的重构土壤提供理论指导。     

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.     

黄土高原不同植被类型土壤入渗特征研究

为了研究黄土高原子午岭地段6种不同植被类型土壤水分入渗的差异及其影响因素,采用环刀法测定了不同植被类型的土壤入渗过程,分析了土壤容重、土壤含水率、毛管孔隙度与入渗性能的相关性.结果表明:(1)山杨林土壤容重最小,含水率最大,毛管孔隙度也较大,说明山杨林土壤质地疏松,含水量丰富,土壤物理性质最佳;(2)6种不同植被类型土...     

杉木连栽对土壤物理性质的影响

在福建省南平市花岗岩母 林地上,应用生态系列法对不同栽植代数、不同立地待人接物不同林分年龄的系列杉林样地土壤的物理性质进行了研究。结果表明,杉木连栽对土壤容重和孔隙状况的影响主要在林分的中龄林时期。随着载植代数的增加,土壤容重趋于增加;对于幼林和成林,由于受整地、抚育和林下植被的恢复及枯枝落叶的分解,不同栽植代数对土壤孔隙状况的影响不甚明显;不同载植代数对土壤水分性能的影响主 表现在中龄林和成熟林时期。表层土壤的持水能力一般随栽植代数增加而下降,土壤的渗透性能超于降低,地位指数愈高,这种下降趋势愈明显。