不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗特性研究

根据室内浑水膜孔灌自由入渗试验资料,对比分析了浑水与清水膜孔灌自由入渗的区别,研究了不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗特性及浑水膜孔灌自由入渗与浑水垂直一维入渗之间的关系;建立了浑水膜孔灌自由入渗参数、湿润锋运移参数与不同膜孔直径的关系;提出了不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、稳定入渗率模型、单位膜孔面积侧渗量模型和湿润锋运移模型。结果表明,浑水膜孔灌自由入渗随着膜孔直径的增大,单点膜孔累积入渗量逐渐增大,单位膜孔面积累积入渗量和单位膜孔面积侧渗量逐渐减小;不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量的入渗系数K和入渗指数α都随着膜孔直径的增大而减小,单位膜孔面积侧渗量的入渗系数Kc随着膜孔直径的增大而减小,侧渗量入渗指数αc随着膜孔直径的增大而增大;在相同入渗时间内,随着膜孔直径的增大,垂直和水平湿润锋运移距离都逐渐增加。     

泥沙粒度组成对浑水膜孔灌单向交汇入渗特性的影响

通过室内相同条件下清水膜孔灌单向交汇入渗和4种不同泥沙粒度组成的浑水膜孔灌单向交汇入渗试验,研究不同泥沙粒度组成对浑水膜孔灌单向交汇入渗特性的影响;建立浑水膜孔灌单向交汇入渗量、单向交汇时间、湿润锋运移距离与不同泥沙粒度组成的关系;提出不同泥沙粒度组成下浑水膜孔灌单向交汇入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、自由面和交汇面湿润锋运移距离模型;并揭示不同泥沙粒度组成下浑水膜孔灌单向交汇入渗相对相同条件下清水膜孔灌单向交汇入渗的减渗特性。结果表明,浑水膜孔灌单向交汇入渗单位膜孔面积的累积入渗量随着物理性粘粒含量d0.01(粒径小于0.01 mm的颗粒含量)的增大而逐渐减小;入渗系数K随着d0.01的增大而减小,入渗指数α随着d0.01的增大而增大;在相同入渗时间内,随着物理性粘粒含量d0.01的增大,自由面和交汇面垂直和水平湿润锋运移距离都逐渐减小,减渗率逐渐增大。     

多因素浑水膜孔灌入渗特性分析

主要选取土壤容重、土壤初始含水率、膜孔直径和浑水含沙率4个影响因素,研究多个因素综合作用下的浑水膜孔灌单点源入渗特性及分析各因素的敏感性.试验采用正交设计,利用SPSS软件多元回归分析法,对四因素影响下的单位膜孔面积累积入渗量进行了回归分析,拟合决定系数R=0.98,表明各影响因素均对浑水膜孔灌单点源入渗有影响.利用相对值法分析了各因素入渗参数对单位膜孔累积入渗量的影响程度,且显著程度由大到小依次为膜孔直径、土壤容重、土壤初始含水率、浑水含沙率;利用敏感性指标判断得出在同一入渗时间,各影响因素越大对浑水膜孔灌单点源入渗的入渗速率的影响越弱.     

含沙率对浑水膜孔灌单孔自由入渗特性的影响

为揭示含沙率对浑水膜孔灌单孔自由入渗特性的影响,通过室内浑水膜孔灌单孔入渗试验,研究了西安粉壤土在不同浑水含沙率(0、3%、6%、9%、12%)时的入渗特性,分别建立了不同浑水含沙率的膜孔灌单孔自由入渗垂直湿润锋运移距离、单位膜孔面积累积入渗量与入渗时间和含沙率的模型,并引入了减渗率来表述浑水含沙率对膜孔灌单孔自由入渗的减渗效果。结果表明,湿润锋运移距离、单位膜孔面积累积入渗量及稳定入渗率均随着浑水含沙率的增大而减小;在相同的入渗时间内,随着含沙率的增大,入渗系数K逐渐减小,减渗率η逐渐增大;不同浑水含沙率膜孔灌单孔自由入渗的减渗率与入渗时间之间呈极显著的幂函数关系;入渗初期的减渗率变化最大,入渗200 min以后的减渗率基本趋于稳定。     

含沙率对浑水膜孔灌单孔自由入渗特性的影响

为揭示含沙率对浑水膜孔灌单孔自由入渗特性的影响,通过室内浑水膜孔灌单孔入渗试验,研究了西安粉壤土在不同浑水含沙率（0、3%、6%、9%、12%）时的入渗特性,分别建立了不同浑水含沙率的膜孔灌单孔自由入渗垂直湿润锋运移距离、单位膜孔面积累积入渗量与入渗时间和含沙率的模型,并引入了减渗率来表述浑水含沙率对膜孔灌单孔自由入渗的减渗效果。结果表明,湿润锋运移距离、单位膜孔面积累积入渗量及稳定入渗率均随着浑水含沙率的增大而减小;在相同的入渗时间内,随着含沙率的增大,入渗系数K逐渐减小,减渗率η逐渐增大;不同浑水含沙率膜孔灌单孔自由入渗的减渗率与入渗时间之间呈极显著的幂函数关系;入渗初期的减渗率变化最大,入渗200 min以后的减渗率基本趋于稳定。     

浑水膜孔灌自由入渗特性试验研究

通过室内相同条件下清水膜孔灌自由入渗和4种不同含沙率的浑水膜孔灌自由入渗试验,研究了不同含沙率对浑水膜孔灌自由入渗特性和灌水结束后湿润体内水分分布情况的影响,建立了浑水膜孔灌自由入渗参数、湿润锋运移参数和灌水结束后湿润体内水分分布曲线参数与不同含沙率的关系,提出了不同含沙率的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、湿润锋运移模型和灌水结束后湿润体内水分分布曲线模型,以及不同含沙率的浑水膜孔灌自由入渗相对相同条件下清水膜孔灌自由入渗的减渗特性及其影响规律.结果表明:随着浑水含沙率的增大,累积入渗量逐渐减小,且均小于相同条件下的清水累积入渗量,入渗系数K随着含沙率的增大而减小,入渗指数α随着含沙率的增大而增大;在相同入渗时间内,随着浑水含沙率的增大,垂直和水平湿润锋运移距离都逐渐减小;灌水结束后湿润体内垂直方向和水平方向质量含水率均随着距膜孔中心距离的增大而逐渐减小;不同含沙率的浑水膜孔灌自由入渗与相同条件下清水对比具有减渗作用,随着含沙率的增大,减渗率逐渐增大.     

单膜孔肥液入渗影响因素试验研究

通过室内入渗试验,研究了单因素变化条件下单膜孔肥液入渗特性。结果表明,单位膜孔面积的累积入渗量随着膜孔面积的增大而减小;土壤初始含水率越大,累积入渗量越大;土壤容重越大,累积入渗量越小;土壤的黏粒含量越高,土壤入渗能力越小;随肥液浓度的增加,入渗量增大。不同影响因素的单膜孔肥液累积入渗量均符合Kostiakov模型。建立了由垂直一维入渗参数来确定单膜孔肥液入渗参数的数学模型以及由清水入渗参数和肥液浓度推求不同浓度的肥液入渗量的数学模型。该成果为进行膜孔灌施肥技术研究奠定了理论基础。     

浑水膜孔灌单向交汇入渗特性试验研究

为了了解含沙率对浑水膜孔灌单向交汇入渗特性影响情况,对比分析了不同含沙率的浑水膜孔灌单向交汇入渗数据,在此基础上通过模型分析了浑水膜孔灌单向交汇入渗参数、湿润锋运移参数与含沙率的关系;提出了不同含沙率的浑水膜孔灌单向交汇入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、自由面和交汇面湿润锋运移模型;揭示出不同含沙率的浑水膜孔灌单向交汇入渗与同一条件下清水的减渗特性及其影响规律.由所得结果发现,浑水含沙率与单位膜孔面积累积入渗量之间存在负相关关系,而入渗系数与含沙率也存在同样的关系,入渗指数与含沙率的相关性为正相关;交汇时间随含沙率逐渐增大而逐渐增加;在同一入渗时间内,随浑水含沙率增大,自由面和交汇面的垂直和水平湿润锋运移距离都不断减小;各种含沙率条件下的浑水膜孔灌单向交汇入渗与相同条件下的清水对比,减渗结果存在明显的差异,在含沙率增大的过程中,减渗率也逐渐增大.     

膜孔多向交汇入渗影响因素试验研究

通过大量膜孔多向交汇入渗试验资料 ,分析了膜孔多向交汇入渗特性和影响因素 ,研究了膜孔直径、膜孔间距、土壤质地、土壤容重和土壤初始含水率等因素对膜孔多向交汇入渗的影响 ,提出了各影响因素与膜孔交汇入渗量之间的关系 ,并分析了膜孔多向交汇入渗机理 ,该研究成果可为进一步研究膜孔交汇入渗规律和膜孔灌技术提供参考。     

膜孔直径对微咸水膜孔灌土壤水盐氮运移分布影响

通过室内不同膜孔直径膜孔灌单点源微咸水入渗试验,分析了相同灌水时间下膜孔直径对微咸水膜孔灌土壤水、盐、硝态氮运移分布影响,结果表明:膜孔直径越大,相同入渗时间的累积入渗量越大;相同入渗时间,湿润锋运移距离随膜孔直径的增大而增大;灌水结束时,膜孔直径越小,相同位置的土壤含水量越小;土壤硝态氮含量随着距离膜孔中心距离增大而减小,随着膜孔直径的增大而增大,而土壤含盐量则相反。以上研究结果可以为合理利用微咸水进行膜孔灌灌溉提供理论依据。     

不同含沙率浑水膜孔灌三维Green-Ampt入渗模型

通过室内浑水膜孔灌入渗试验,基于三维Green-Ampt模型建立相关的物理模型,研究浑水含沙率对浑水膜孔灌自由入渗的影响.将浑水泥沙对水分入渗的影响概化为水土界面沉降层的减渗作用,以清水膜孔灌为基础,得到不同含沙率下水土界面沉积层减渗作用随时间的变化规律.研究结果表明,沉淀层减渗作用随着浑水含沙率的增大而增大,含沙率越高,减渗作用越明显,同一含沙率浑水减渗作用与时间具有较好的幂函数关系,该减渗作用力最大值出现在土壤水分入渗初期,前30 min减渗作用力明显较大,30 min后减渗作用力变化趋势逐渐减小,100 min后基本趋于稳定状态.该研究为后续浑水膜孔灌自由入渗研究奠定了基础,而且在灌溉理论发展和实际应用方面具有重要的科学价值.     

膜孔灌土壤湿润体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,建立了膜孔灌土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-3D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。用所建立的模型和方法对一定灌水技术要素组合下的土壤湿润体水分分布、膜孔入渗量进行数值模拟,结果表明：除膜孔间距大时,膜孔附近土壤水分分布不均匀程度增大外,土壤质地、容积密度、初始含水率、膜孔直径和灌溉水深对膜孔灌土壤水分分布模式影响较小。土壤质地、容积密度对膜孔灌的入渗特性影响显著,土壤初始含水率和灌溉水深对其影响较小。膜孔控制区域内的平均入渗水深主要受开孔率和膜孔直径的影响。     

泥沙级配对浑水灌溉下土壤水分增长过程的影响分析

通过在测坑中开展灌溉条件下2种含沙量4种泥沙级配组合下的浑水灌溉入渗试验,发现泥沙级配对土壤水分增长过程的影响显著:泥沙级配越细,相同灌溉入渗历时的累积入渗量和土壤含水量的增加量越小,与清水灌溉试验结果的差异性越大。同一含沙量浑水灌溉,泥沙级配越细,不同深度土壤含水量始变历时和增长拐点历时更长;同一泥沙级配浑水灌溉,含沙量越大,不同深度土壤含水量始变历时和增长拐点历时更长。相同入渗历时,浑水灌溉下的累积入渗量和土壤含水量变化量均较清水灌溉的小,土壤水分增长较清水缓慢;由于浑水中泥沙的阻渗和减渗作用,同一含沙量条件下,泥沙级配越细,灌水后相同入渗历时的土壤含水量变化量和累积入渗量越小;同一泥沙级配浑水,含沙量越大,灌水后相同入渗历时的土壤含水量变化量和累积入渗量越小。     

膜孔灌土壤湿润体水分分布与人渗特性数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立了膜孔灌土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-3D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.用所建立的模型和方法对一定灌水技术要素组合下的土壤湿润体水分分布、膜孔入渗量进行数值模拟,结果表明:除膜孔间距大时,膜孔附近土壤水分分布不均匀程度增大外,土壤质地、容积密度、初始含水率、膜孔直径和灌溉水深对膜孔灌土壤水分分布模式影响较小.土壤质地、容积密度对膜孔灌的入渗特性影响显著,土壤初始含水率和灌溉水深对其影响较小.膜孔控制区域内的平均入渗水深主要受开孔率和膜孔直径的影响.     

膜孔灌平均入渗水深简化计算模型建立与验证

以非饱和土壤水分运动理论为基础,研究了膜孔灌土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-3D软件对多种典型土壤的膜孔灌入渗特性进行模拟,利用模拟结果分析了膜孔灌入渗特性及其影响因素,提出了包含开孔率、膜孔直径的膜孔灌点源平均入渗水深简化模型.采用多种土壤膜孔灌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膜孔灌点源入渗特性,可为确定合理的膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据.     

不同泥沙级配浑水灌溉下土壤水分增长特性及成因分析

通过在测坑中开展灌溉条件下2种含沙量4种泥沙级配组合下的浑水灌溉入渗试验,发现泥沙级配对土壤水分增长过程的影响显著:泥沙级配越细,相同灌溉入渗历时的累积入渗量和土壤含水量增加量越小,与清水灌溉试验结果的差异性越大。土壤含水量的增长过程与累积入渗量变化过程均符合指数为正的幂函数关系,说明土壤含水量的增长过程是灌水量在土壤中的分配过程;累积入渗量的变化过程反映了作为整体——测坑土壤含水量的增加过程,某一时刻的累积入渗量是灌溉过程中同时刻不同深度土壤含水量的变化量的叠加。针对泥沙级配作用下土壤水分的增长特性,其成因在于浑水灌溉时土壤表面形成的沉积层,含沙量越大,泥沙级配越细,沉积层越密实,水分通过空隙所受的阻力越大,导致土壤水分增长越缓慢。     

膜孔灌平均入渗水深简化计算模型建立与验

以非饱和土壤水分运动理论为基础，研究了膜孔灌土壤水分运动的数学模型，并用SWMS—3D软件对多种典型土壤的膜孔灌入渗特性进行模拟，利用模拟结果分析了膜孔灌入渗特性及其影响因素，提出了包含开孔率、膜孔直径的膜孔灌点源平均入渗水深简化模型。采用多种土壤膜孔灌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膜孔灌点源入渗特性，可为确定合理的膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据。     

添加γ-聚谷氨酸的浑水膜孔灌单点源自由入渗特性

为探究聚谷氨酸对浑水膜孔灌条件下土壤水分入渗运动和土壤改良方面的影响,基于室内浑水膜孔灌单点源自由入渗试验,研究了不同γ-PGA施量配比(0,0.1%,0.5%,1.0%)对水分入渗及持水能力的影响.研究结果表明,对于累积入渗量,与处理C相比,处理C1、处理C2、处理C3的累积入渗量分别减小了17.27%,30.91%和42.73%,稳定入渗率分别减小了17.28%,35.79%和57.32%,但土壤饱和含水率分别增加了7.38%,35.27%和39.62%;Kostiakov公式中K值从0.132 8减小到0.070 7,α值从0.774 6增大到0.812 7;γ-PGA会阻碍垂直湿润锋运移,使得土壤水分保持在土壤根系吸水层,但对水平湿润锋的运移并没有阻碍作用,并且对土壤水分的水平运动有推进作用,0.5%γ-PGA施量效果最显著;另外,γ-PGA改变了土壤剖面水分分布,在浑水膜孔灌中,可将水分集中在土壤上层,提高灌溉水利用效率.     

浑水灌溉下泥沙级配对土壤水入渗影响的试验研究

通过在测坑中开展灌溉条件下2种含沙量4种泥沙级配组合下的浑水入渗试验,发现泥沙粒径对浑水入渗过程的影响显著:灌溉浑水的泥沙越细,其累积入渗量和入渗率越小,相同累积入渗量的入渗历时更长。利用Kostiakov原理和通用公式拟合不同泥沙级配浑水灌溉下的累积入渗量、入渗率与入渗历时的关系,决定系数均在0.90以上。发现浑水入渗特性的主要成因并提出关键影响因子粒径小于0.01 mm的泥沙影响值,分析结果表明不同泥沙级配浑水在同一入渗历时的累积入渗量和泥沙影响值成指数函数关系,不同泥沙级配浑水在同一入渗历时下的入渗率和泥沙影响值呈线性关系;通过建立泥沙影响值与入渗公式中各个参数的相关关系,用粒径小于0.01 mm泥沙影响值表征了相关性较好的参数。     

土壤容重对一维垂直浑水肥液入渗水氮运移特性影响

为了揭示土壤容重对浑水肥液入渗水氮运移特性的影响,通过室内土柱试验,研究不同土壤容重(1.30,1.35,1.40,1.45 g/cm³)累积入渗量、湿润锋运移距离、土壤含水率分布规律以及土壤硝态氮运移特性,采用Philip入渗模型和电容充电经验模型对累积入渗量进行了拟合,建立了累积入渗量、湿润锋运移距离与土壤容重之间的关系.结果表明:在同一入渗时间下,浑水肥液累积入渗量随土壤容重的增大而减小;土壤容重越大,湿润体体积、湿润体内水分及硝态氮分布范围均越小.浑水肥液累积入渗量符合Philip入渗模型和电容充电经验模型;湿润锋运移距离与入渗时间呈显著幂函数关系;供水结束后土壤含水率及硝态氮含量均随着入渗深度的增加而减小;随着土壤水分再分布上层土壤硝态氮逐渐减小,下层逐渐增大,再分布2 d后硝态氮含量在湿润锋附近出现峰值,整个湿润体硝态氮含量分布趋于均匀.研究成果为进一步研究浑水肥液入渗氮素运移提供基础参考.