坡面生物调控措施对土壤水分入渗的影响

为了研究不同生物调控措施的植被覆盖度、降雨强度和坡度以及各因素间交互作用对土壤水分入渗的影响,本文通过室外人工模拟降雨试验,对不同生物调控措施坡面的土壤水分入渗规律进行了探索。结果表明：1）有生物调控措施坡面的土壤稳定入渗率较裸坡偏大,且差异极显著,但生物调控措施坡面之间的差异并不明显。2）降雨强度、坡度与土壤稳定入渗率间不是线性单值函数,均存在使土壤稳定入渗率最大的临界雨强与临界坡度。稳定入渗率随植被覆盖度增加的速率是非恒定的,存在着增速变化的临界植被覆盖度。临界植被覆盖度前,稳定入渗率的增加速率很快,之后,迅速降低并趋于稳定。3）坡面径流调控度随雨强增大而减小;相同雨强下不同措施坡面径流调控度排序为：黑麦草＞春小麦＞苜蓿＞裸坡。4）采用SPSS软件通过逐步回归分析法提取了影响土壤稳定入渗率最显著的单因子交互作用项,建立了包含降雨强度、坡度和植被覆盖度在内的多因素非线性入渗模型,通过实测数据对其进行验证发现该模型精度较高。     

西南喀斯特地区土壤饱和导水率及其影响因素研究

通过对西南喀斯特地区典型土壤的饱和导水率的分析,研究了喀斯特地区不同植被退化类型下土壤的饱和导水率及其影响因素。结果表明,西南喀斯特地区不同植被退化类型下土壤的饱和导水率存在着明显的差异,原状土表层饱和导水率在27.2×10-4~50.8×10-4cm/s之间,一般未经人为干扰的原始森林土壤饱和导水率>人为干扰形成的灌丛土壤>农业用地;在土壤剖面中自上而下饱和导水率明显降低;扰动土壤表层饱和导水率在0.27×10-4~1.53×10-4cm/s之间,明显低于原状土壤,仅为原状土壤的0.9%~3.0%。喀斯特地区影响土壤饱和导水率的主要因素有土壤容重、土壤孔隙度、土壤有机质含量、土壤质地等。主成分分析结果表明,影响原状土饱和导水率的主要因素为土壤质地和土壤孔性,而土壤孔性是影响扰动土壤导水率的主导因素。     

植被群落演替对土壤饱和导水率的影响

土壤饱和导水率是表征土壤入渗能力的重要参数,对不同土地利用类型反应敏感。为了揭示植被演替对土壤剖面上饱和导水率的影响规律,采用恒定水头法测定了天童林区155 a植物群落演替序列60 cm深土壤剖面上的饱和导水率。结果表明,不同演替阶段饱和导水率均随土壤深度增加迅速降低,在0～20 cm土层内,各演替阶段饱和导水率均存在极显著差异,0～60 cm土层内饱和导水率的平均值从裸地、石栎+檵木灌丛、马尾松林、木荷+马尾松林、木荷林到栲树林升高极为显著,植物群落演替到灌丛阶段,平均饱和导水率已与裸地存在显著差异,演     

考虑土壤膨胀性的流域水文模型应用研究

目前分布式水文模型在进行流域水文过程模拟时,还未考虑土壤膨胀性对降雨入渗的影响,这会造成模型模拟失真,制约着流域分布式水文模型的适用性。对传统降雨入渗产流模型(TGAM)进行修正,引入膨胀性土壤导水系数和膨胀性土壤饱和含水量,提出考虑土壤膨胀性影响的降水入渗产流模型(GJGAM),并将其应用到流域分布式水文模型WEP-L模型中。最后,以南小河沟流域作为研究区域,选择十八亩台断面为控制断面,分别利用改进前、后的WEP-L模型模拟研究区的降水径流过程,对比验证WEP-L模型改进后的适用性。结果表明,利用改进前后的WEP-L模型,率定期内研究断面的月径流模拟值与实测值的相对误差变化不大,但Nash-Sutcliffe效率系数显著提高。验证期内相对误差减小,Nash-Sutcliffe效率系数提高。通过考虑土壤膨胀性对降雨入渗的影响,WEP-L模型对南小河沟流域降雨入渗过程的模拟效果明显改善,具有较好适用性。     

泰安棕壤土不同土地利用类型饱和导水率比较

为了分析土地利用类型对土壤饱和导水率的影响,利用单环入渗概化解法对泰安棕壤土草地、麦地、果树行间裸地3种土地利用类型饱和导水率进行研究.结果表明:草地、麦地、果树行间裸地的饱和导水率、入渗速率以及累计入渗量呈现依次降低的变化趋势.随着时间的增加,累计入渗量不断增加,试验时间120 min内,草地累计入渗量最大,数值为78.564 cm;麦地入渗量次之,数值为67.609 cm;果树行间裸地入渗量最小,数值为30.082 cm.利用实测累计入渗量与观测时间的拟合关系,得到3种土地利用类型累计入渗量的表达式,对累计入渗量进行估算,草地、麦地、果树行间裸地累计入渗量计算值与实测值相对误差分别在6,8,7 min后波动在5%以内,在15,52,56 min后波动在1%以内,同时推求了草地、麦地和果树行间裸地3种不同土地利用类型下的土壤饱和导水率K_s分别为0.073 1,0.032 9,0.015 8,以期为不同土地利用类型对原状土饱和导水率的影响研究提供参考.     

土壤渗透特性的圆盘张力入渗法测定研究

以川中丘陵区紫色土为研究对象,采用圆盘张力入渗法,测定坡耕地和林地土壤在5个水头下(0、-1、-3、-6、-9cm)的导水率曲线,并对比分析野外圆盘张力入渗法和环刀土样室内降水头法测得的土壤饱和导水率的差异。结果表明,土壤稳定入渗率和非饱和导水率随负压绝对值的增大而降低,且坡耕地的变化幅度大于林地。野外圆盘张力入渗法测得的饱和导水率明显高于环刀土样降水头法的测定值。基于研究结果,推荐使用圆盘张力入渗法测定导水率曲线和饱和导水率。     

考虑两流区影响的分布式水文模型及其应用

黄土塬区土层巨厚，土壤入渗过程包括优先流和基质流，但其两流区入渗过程不同于山区等区域。目前，分布式水文模型在黄土高原应用时未考虑优先流对降雨入渗过程的影响，造成模型在黄土高原应用时模拟失真，精度较低，大大限制了流域分布式水文模型的广泛适用性。基于传统降雨入渗模型（Green-Ampt模型），研究通过引入总土壤饱和含水量和土壤总饱和导水系数，改进分布式水文模型，构建黄土塬区两流区WEP分布式水文模型。选择黑河流域作为研究区域，分别利用改进前、后的WEP模型模拟研究区的降雨径流过程，对比验证WEP模型改进后的适用性。结果表明：与传统WEP模型相比，通过考虑两流区影响：对于月径流而言，流域断面逐月径流量相对误差绝对值均小于0.05%,Nash-Sutcliffe效率系数均大于0.69；而未改进模型的相对误差为0.06%～0.24%,Nash-Sutcliffe效率系数在0.66～0.70之间；改进后的模型率定期Nash-Sutcliffe效率系数由0.66升高至0.69，相对误差绝对值由0.24%降低到0.05%，在验证期内Nash-Sutcliffe效率系数由0.70提升到0.73，相对误...     

沼液理化性质对土壤饱和导水率的影响

文章为探求沼液对土壤饱和导水率的影响,采用变水头渗透试验的方法系统研究了不同容重条件下沼液理化性质对土壤饱和导水率的影响,并采用多元逐步回归分析方法筛选了沼液理化性质对土壤饱和导水率的主要影响因子。结果表明,沼液入渗过程中,土壤饱和导水率随土壤容重的增加而降低;沼液配比、沼液电导率、沼液黏度、沼液干物质的量和土壤饱和导水率均呈拟合优度很好的负相关指数函数关系,且方程均具有极显著的统计学意义;沼液pH值和土壤饱和导水率呈负相关的抛物线关系,采用一元二次函数方程能够很好反映土壤饱和导水率随沼液pH值增减的变化特征;多元逐步回归分析表明沼液理化性质均与土壤饱和导水率存在极显著的相关性,其中沼液干物质的量和沼液黏度是影响土壤饱和导水率的主要因子。由此可见,土壤饱和导水率会受到沼液理化性质的影响,在研究分析沼液入渗对土壤饱和导水率影响时,不仅要考虑土壤机械组成、土壤容重、土壤有机质含量等土壤因素带来的影响外,还要考虑沼液理化特性对土壤饱和导水率产生的影响。     

土壤容重对红壤水分垂直入渗特性的影响

为分析红壤地区土壤容重对水分入渗的影响并将其应用于指导灌溉生产,以江西红壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对红壤中水分垂直运动规律影响.结果表明:在同一时刻湿润锋、累积入渗量、入渗率均随土壤容重的增大而减小,时间对湿润锋运移及累积入渗量影响程度相比于土壤容重较高,湿润锋与累积入渗量呈线性关系;入渗初期土壤容重对入渗率影响程度较高,随着入渗的进行其影响程度逐渐减小;饱和导水率与土壤容重呈负幂函数关系,Green-Ampt模型与Philip模型中饱和导水率模拟值在土壤容重大于1.30 g/cm3时相对误差小于9.62%,计算精度较高;再分布过程中,土壤容重越大,同一土层高度上土壤含水量越小,0~50 cm土层中土壤含水量随再分布时间增大而明显减小,土壤容重对含水量影响具有统计学意义(P0.05),50~70 cm土层中土壤容重对其变化影响不具有统计学意义.该研究成果可为红壤地区农作物的灌溉提供理论支撑.     

太湖地区主要水稻土的饱和导水率及其影响因素研究

主要研究了太湖地区3种主要水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重、土壤团聚度、土壤结构系数等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响。结果表明:原状土的饱和导水率变化于5.16×10-4~11.62×10-4cm/s之间,扰动土饱和导水率变化于0.76×10-4~3.31×10-4cm/s之间;同一水稻土的剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率均与土壤的各项主要物理性质之间都存在着一定的相关性。影响原状土饱和导水率的因素主要是土壤容重、团聚度、结构系数和有机质等,而不同类型的土壤饱和导水率之间相差较大。影响扰动土饱和导水率的因素除了容重、团聚度、结构系数和有机质外,还有土壤的质地(即粘粒含量)。为进一步探讨太湖地区土壤水分的合理利用与管理、环境的治理和农业的持续发展提供了参考的依据。     

不同硝酸钾溶液浓度对垂直一维入渗特性影响研究

通过室内不同浓度溶液的垂直一维入渗试验,分析了不同浓度碳酸钾溶液影响下的湿润锋和累积入渗量的变化规律以及土壤含水量和硝态氮浓度的分布规律,由不同浓度溶液累积入渗量,依据GREEN-AMPT入渗模型,反推出湿润锋面平均吸力和饱和导水率,结果表明增大溶液浓度提高了垂直一维入渗的饱和导水率,但减小了湿润锋面的平均吸力,溶液浓度通过影响湿润体的饱和导水率和湿润锋面的平均吸力来影响入渗量,二者的综合作用是增大了入渗量。     

深松耕作对土壤物理性状和入渗性能的影响

为探讨深松耕作对华北平原地区土壤物理性状和水分入渗性能的影响,采用双环(APM)、入渗仪等试验材料,研究了深松(40 cm)+旋耕(PS)和仅旋耕(CK)2种耕作方式对冬小麦全生育期土壤物理性状及入渗特性的影响.结果表明:冬小麦全生育期,PS处理(0,40]cm土层土壤容重、紧实度较CK分别降低6.58%,31.29%,土壤含水率较CK增加12.11%;PS处理20,40 cm深度土壤饱和导水率较CK分别显著提高116.65%,83.69%,60 cm深度土壤饱和导水率较CK提高8.25%;PS处理土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和累计入渗量畦灌前较CK分别提高21.52%,31.75%和11.56%,畦灌后较CK分别提高61.54%,68.42%和12.63%,差异具有统计学意义;采用4种入渗模型对入渗试验进行了比较,其中,Kositiakov入渗模型能够较好地对各处理进行拟合,决定系数R 2在0.92~0.96,得到了不同处理畦灌前后的入渗系数a和入渗指数b.研究结果可为不同耕作方式模拟畦灌过程、确定畦灌最优灌水技术参数提供参考依据.     

波涌灌间歇供水表面密实层特性的实验研究

根据田间试验、前人的研究成果及现代控制理论中“黑箱”理论的思想，作者提出波涌灌入渗的结构模型。进而提出定量描述波涌灌土壤性能变化的指标表面密实层的饱和导水率ｋｓ和糙率ｎ值。利用成层土壤入渗理论推导出求解表面密实层饱和导水率ｋｓ的公式，设计出定量测定有关参数的试验方法，并用入渗仪定量测出有关参数的量值。同时研究了表面密实层饱和导水率ｋｓ与土壤机械组成、土壤容重、供水中断时间的定量关系。建立了表面密实层饱和导水率ｋｓ的求解模型，并且用试验方法定量测出表面密实层的糙度ｎ值，ｎ值约为０．０２５。为波涌灌效果的描述及波涌灌系统模拟奠定了基础。     

HEC-HMS模型在四川省清溪河流域山洪预报中的应用

山洪灾害往往给山区人民生命财产、自然环境等造成了极大的损害,降低山洪灾害的有效途径之一是实现基于降雨径流模型的实时预报预警系统。选取四川省山洪易发流域-清溪河流域为研究区,通过GIS技术,结合流域DEM、土壤及土地利用数据提取流域信息,构建HEC-HMS降雨-径流模型进行流域山洪预报。根据降雨径流形成过程,分别采用SCS-CN曲线法、SCS单位线法、指数退水法和马斯京根法进行计算产流、坡面汇流、基流和河道汇流四个部分。选取6场洪水进行模型参数的率定,4场洪水进行模型验证。模拟结果表明:Nash效率系数均值为0.792,相关系数均值为0.84,峰现时差均在3 h以内,合格率为90%,该模型对清溪河山洪预报具有较好适应性,可为四川省中小河流域山洪预报提供借鉴和参考。     

土壤膨胀性对降雨入渗产流影响试验

入渗产流是水循环的重要环节,膨胀性土会改变土壤水分运动参数,从而对降雨入渗产流过程产生影响。以具有膨胀性的黄绵土和娄土为研究对象,在室内模拟降雨条件下,研究了土壤膨胀性对4种厚度(分别为10、20、30、40cm)的土壤容重、累积入渗量、径流强度等土壤水分运动参数的影响,并采用Philip公式、Kostiakov公式和Horton公式对土壤水分运动特征曲线拟合。结果显示:各种厚度的膨胀性土壤受到膨胀力和重力双重作用均导致表层0~10 cm土壤平均干容重相对减小,10 cm以下深度土壤干容重随深度增加而相对增加。随着土壤厚度增大,黄棉土和娄土的土壤累积入渗量变小。径流强度随历时增加而增加,然后稳定,且因不同土层土壤颗粒稳定性不同影响波动幅度。Philip公式拟合效果不理想,Kostiakov公式只适用于土壤饱和段的拟合,而Horton公式考虑到膨胀土体积变化影响土壤饱和过程中土壤水入渗速率,适用于初始入渗至稳定入渗的过程。     

红壤地区典型农田土壤饱和导水率及其影响因素研究

研究了湖南祁阳红壤地区旱地、水田的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响状况。结果表明:原状土的饱和导水率变化于44.8×10-4~1.94×10-4cm/s之间,扰动土的饱和导水率变化于2.59×10-4~1.09×10-4cm/s之间;同一水稻土剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率与土壤的主要物理性质之间存在着一定的相关性。通过SPSS统计软件分析显示,土壤容重是影响饱和导水率的最主要因素,而其它如有机质含量和粘粒含量等因素也有着一定的影响。     

基于人工降雨的土壤水分入渗研究

以半干旱区农田水循环为出发点,以西辽河半干旱区建平县为代表,通过人工模拟降雨及三因素三水平正交试验设计,对不同农田下垫面处理方式对降雨入渗的影响进行研究。为全面了解情况,共选取雨强(10、20、30mm/h)、土壤初始含水率(田间持水率的50%、60%、70%)及农田下垫面处理方式(平整裸地、起垄不覆膜、起垄覆膜)3个降雨入渗影响因素。结果表明:农田下垫面处理方式变化对降雨入渗的影响受控于降雨强度,雨强为最大降雨累积入渗量的首要影响因素,土壤初始含水率的影响较小。起垄覆膜对降雨入渗的影响主要体现为加快湿润锋推移,缩短入渗时间,减少降雨累积入渗量。     

淡水入渗模型对咸水入渗过程的适用性

由于咸水中含有各种盐分离子,当咸水进入土壤后,会引起土壤物理特性改变,从而影响土壤的入渗特性.为了分析单因素对土壤入渗能力的影响,在中国科学院南皮生态农业试验站进行了不同矿化度和钠吸附比(SAR)的咸水一维垂直积水入渗试验.结果表明:咸水的土壤表征饱和导水率在2.99 g/L时存在突变现象,并达到最大值;当矿化度为3 g/L,而SAR不同的水入渗时,SAR在8.15(mmol/L)1/2时,饱和导水率达到最大值;当SAR大于8.15(mmol/L)1/2时,饱和导水率呈下降趋势.利用Green-Ampt模型及一维代数入渗模型,对试验结果进行对比分析,结果表明两种模型都可以描述咸水入渗特征,但相关参数具有不同于淡水的变化特征.通过对累积入渗量的理论值与实测值的分析得知,长历时入渗的情况下,Green-Ampt模型较精确;在短历时入渗情况下,一维代数入渗模型较精确.     

降雨强度和秸秆覆盖对坡耕地烤烟降雨入渗特征的影响

【目的】探讨不同降雨强度下秸秆覆盖对降雨入渗的影响,为提高坡耕地雨水资源利用效率及土壤侵蚀的防治提供理论依据。【方法】以烤烟为供试材料,采用人工模拟降雨法,分析了不同降雨强度(40、80和120 mm/h)、秸秆覆盖量(0、3 750、7 500、15 000 kg/hm2)和叶面积指数条件下降雨入渗率的变化特征。【结果】随着降雨时间延长,降雨入渗率呈下降趋势,并逐渐趋于稳定,且秸秆量越高,入渗率趋于稳定的时间越短。平均入渗率随降雨强度和秸秆量的增加而上升,且不同降雨强度间存在显著性差异。当无秸秆覆盖时,烤烟冠层可以显著增加降雨入渗率;而当秸秆覆盖量达到7 500 kg/hm2和15 000 kg/hm2时,烤烟冠层覆盖会不利于降雨入渗。平均入渗率分别与降雨强度和秸秆量呈极显著正相关关系,而与叶面积指数相关性不显著。【结论】降雨强度、秸秆覆盖和烤烟冠层覆盖均是影响坡耕地降雨入渗的关键因素。在相同降雨强度下,虽然秸秆覆盖或烤烟冠层均可有效提升降雨入渗率,但当两者共同作用时,秸秆覆盖为主要影响因素。     

磁化微咸水一维水平吸渗特征与水分运动参数分析

为探明磁化微咸水的水分运动规律,通过室内一维水平土柱吸渗试验,研究了不同矿化度(0.14、2、3、4、6 g/L)磁化微咸水的水平吸渗特征及其对土壤水分运动参数的影响。结果表明:不同矿化度的磁化微咸水最终累积入渗量与湿润锋深度均显著降低,湿润体平均含水率比未磁化微咸水增加了2.03%~6.11%,磁化微咸水入渗能够增强土壤持水能力,有利于改善土壤水分分布。相对于未磁化微咸水,磁化微咸水PHILIP入渗模型吸渗率S降低了7.71%~12.11%;磁化与未磁化微咸水的饱和导水率K s、相对饱和导水率ΔK s均与入渗水矿化度呈现较好的二次多项式关系。微咸水经过磁化处理后,BROOKS COREY模型形状系数n相对减小,而进气吸力h d相对增大;土壤非饱和导水率及其增长速率均降低,而相同土壤水吸力能够吸持的土壤含水率增加;土壤水分饱和扩散率D s与起始扩散的土壤含水率均有所增加。研究表明,磁化微咸水入渗过程中的土壤水分运动参数发生了改变,其作用效果与微咸水矿化度密切相关。