EN-1固化剂对4种土壤饱和导水率的影响研究

为了研究EN-1土壤固化剂的固化性能,通过室内模拟实验对杨凌、安康、安塞和靖边4种土壤在不同固化剂掺量、养护龄期的固化进行了土壤饱和导水率影响的研究,结果表明,微量掺加EN-1固化剂就可以明显减小黄棕壤和土的饱和导水率,饱和导水率随着培养龄期的增加而下降,当培养期大于14d时土样的饱和导水率近似为0;黄绵土与风沙土的饱和导水率随着固化剂掺量增加而减小,培养龄期增大,饱和导水率随之下降,固化剂掺量为1%,培养期为28d时黄绵土和风沙土的饱和导水率最低。     

陕北地区黄绵土分类的研究

黄绵土是在黄土母质上形成的幼年土壤,没有明显的发育层次,不具有地带性土壤剖面特征,土壤性状与母质类似,剖面层次由A_p—C层或A—C层组成。根据土壤诊断层和诊断剖面特性划分为原始黄绵土和淡黄绵土两个亚类。以作物生长季节(4—9月)土壤水热状况划分温灌黄绵土、温潮黄绵土、温润黄绵土、温干黄绵土、凉润黄绵土、凉干黄绵土等土属。以表层土壤质地和有机质含量的等级差异和组合划分出28个土种。黄绵土的分布,在延安以南海拔低于1200米以下的地区,阴、阳坡土壤均属温潮黄绵土,再向北,阴坡为温润黄绵土,阳坡为温干黄绵土。海拔高度在1400米以上阴阳坡两边的土壤属凉干黄绵土,阴凉沟底地土壤属凉润黄绵土。河川地土壤通常为温灌黄绵土。     

不同土壤坡面细沟侵蚀差异与其影响因素

采用室内纯净水人工模拟降雨试验,在坡度为10°、15°、20°、25°坡面,土槽为5 m、10 m两种规格,对两种土壤((土娄)土与黄绵土)分别进行雨强为1.5 mm min-1,的降雨实验,利用三维激光扫描仪对每一场降雨后的坡面进行监测,分析不同坡度对细沟侵蚀的影响,比较两种土壤坡面细沟侵蚀的差异,以及其差异的影响因子.结果表明:(土娄)土土壤颗粒以粉粒与黏粒为主,粉粒占总质量的64.12％,黏粒为28.42％.黄绵土的土壤颗粒以粉粒为主占总质量的67.95％,黏粒与沙粒含量较少,黏粒占14.52％,沙粒占17.53％.在相同条件下,(土娄)土降雨过程中人渗缓慢,产流时间、坡面流速均快于黄绵土,跌坎出现时间也较早,使其更容易产生细沟.(土娄)土的径流量高于黄绵土,在降雨过程中,径流稳定时间较早.(土娄)土侵蚀量高于黄绵土,(土娄)土产沙率呈增加趋势,黄绵土含沙量变化不明显.从坡面细沟发育来看,(土娄)土坡面细沟成平行状分布,黄绵土细沟为较宽树枝状.     

测定时间对定水头法土壤饱和导水率的影响

为了探究测定时间对定水头法土壤饱和导水率(Saturated soil hydraulic conductivity,Ks)测定结果的影响,采用室内模拟试验,以关中塿土为研究对象,测定原状土(1.5 g cm-3)及不同容重(1.2、1.3、1.4、1.5、1.6 g cm-3)扰动土长时间序列下(45 d)的饱和导水率及出流液电导率,并在实验结束后将土样分层用吸管法测定颗粒组成。结果表明:饱和导水率测定值随时间先迅速降低达到一个拐点(近稳定点)后缓慢降低至最终稳定,对于原状塿土,近稳定点(1.33 d)Ks测定值0.0762 cm h-1与终稳定点(4.42 d)Ks值0.0640 cm h-1差异不显著(P0.05),初步建议测定时间为1.5 d。原状土比同容重的扰动土先达到稳定且稳定时的Ks值更大,随着土壤容重增加,Ks越快稳定(分别4.92、4.42、2.92、2.5、1.5 d),且稳定时Ks值越小。不同时刻出流液的电导率与饱和导水率极显著相关(P0.01),试验后粉粒含量随土样深度有所上升,说明土粒的膨胀与迁移对Ks测定的稳定时间均有影响。     

TDR在红壤和水稻土含水量测定中Ks值的标定及验证

时域反射仪(TDR)测定土壤水分具有自动、连续和原位监测等优点。根据TDR基本工作原理,标定曲线θv=(K1/2-K1/2w-1)中Ks取值直接关系到θv值测定的准确性,而KS值又与土壤性质(主要考虑质地)S)/(K1/2相关。因此,尽管TDR生产厂家一般均设定缺省Ks值,但为保证测定值的准确性,使用者仍需针对不同土壤类型进行标定和校正。我国南方红壤和水稻土质地粘重,土壤介电常数与砂性土壤和北方潮土等不尽相同,对MP-917型TDR用于测定该地区土壤含水量之基础参数Ks值进行标定,并用PVC土柱结合经典称重法加以验证。结果显示,用标定KS值,测红壤含水量的平均标准差(样本值相对真实值)为0.00484cm3/cm3,水稻土平均标准差为0.00468cm3/cm3,表明Ks标定值较合理。建议一般红壤的Ks=2.92,一般水稻土的Ks=2.90。     

层状土持水性室内模拟初步研究

为了探究不同水势下层状土体和均质土体的持水性能,通过设置5个均质土体和4个层状土体(粗夹细、上粗下细、上细下粗和细夹粗),利用高速离心机法比较分析了不同均质和层状土体在不同水吸力下的持水性。结果表明:层状土体的持水能力要高于相同土壤材料配比下均匀混合的均质土,其中粗夹细层状土体的含水量平均增加了0.025 cm~3/cm~3;细质地土壤的数量较土体结构对持水性的影响更大;常见的水分特征曲线模型被用来模拟均质和层状土体,基于各模型的决定系数(R~2)和均方根误差(RMSE),可知van Genuchten模型拟合效果最好;van Genuchten模型拟合参数结果表明,层状土体的滞留含水量和饱和含水量大于相同土壤材料配比下的均质土,而拟合的形状参数α值较均质土则减小。试验表明:相同材料配比下,层状土的保水能力要高于均质土,且粗夹细层状土有更强的持水能力。另外,质地较细土壤含量对土壤持水性的影响要大于土体结构。     

取样尺寸对土壤饱和导水率测定结果的影响

土壤饱和导水率(Ks)是土壤重要的物理性质之一,是估计土壤非饱和导水率,计算土壤剖面水通量和排水工程设计的一个重要土壤水力参数[1]。目前,土壤饱和导水率测定方法较多,如定水头测定法、稳态流法、变水头出流仪法等[2]。已有的研究成果表明,Ks值受土壤水分特性、质地、土壤结     

坡度对3种单环法测量坡地饱和导水率的影响

为探寻坡地土壤饱和导水率(Ks)的田间测量方法,利用基于水平地面发展而来的单环双水头法、单环单水头法和单环BEST法测量3种类型土壤(风沙土、黄绵土和塿土)的Ks,分析坡度(0°、5°、10°、15°、20°)对3种测量方法所测定Ks值的影响。结果表明:3种方法测定的不同类型土壤Ks大小顺序一致,但是单环BEST法显著高于单环双水头法与单环单水头法(P0.05);单环双水头法测得Ks值均随坡度的增加而增加,而单环BEST法测量结果与之相反,随着土壤质地由粗变细,坡度的影响程度(回归线斜率)有降低趋势;单环单水头法(10 cm)测量Ks值与单环双水头法完全一致,在土壤水力学参数确定后,可替代单环双水头法。当坡度10°时,3种方法测量的Ks与无坡度Ks无显著差异,当坡度10°时,差异显著(P0.05)。因此,坡度显著影响3种测量方法测算的Ks值,单环BEST法不适合测量坡地Ks,当坡度10°时,单环双水头法与单环单水头法(10 cm)可测量计算3种类型土壤Ks。     

晋陕蒙接壤区露天矿层状土壤水分入渗特征与模拟

分析4种不同结构层状土水分入渗规律,为晋陕蒙接壤区露天矿排土场建设筛选合适的层状土体。设置沙土、砒砂岩、黄绵土和红黏土4种均质土柱以及黄-沙-红、黄-红-沙、沙-黄-砒、黄-砒-沙4种层状土,借助室内土柱自动观测系统测定矿区土壤的入渗过程,通过入渗速率、累积入渗量、湿润锋运移、剖面含水量变化分析不同结构层状土入渗特征,结合晋陕蒙接壤区自然条件,评价适合排土场建设的层状土体。结果表明:黄-沙-红、沙-黄-砒型层状土在短时间内能储存大量水分,且第三层土体阻水作用强,黄-沙-红型层状土下层红黏土阻水效果尤其显著,这两种层状土体是矿区排土场较理想的新土体结构。但是,黄-红-沙型层状土入渗速率慢,在强降雨条件下不能使水分迅速入渗。黄-砒-沙型层状土湿润锋到达第三层土体后运移速率仍很快,阻水效果差,水分容易渗漏到深层土壤,这两种层状土结构不宜应用到晋陕蒙矿区排土场建设中。最后探讨了HYDRUS-1D对入渗过程的模拟,利用均质土剖面含水量反演土壤水力参数模拟4种层状土的入渗过程,得到较好的模拟效果。本文对4种层状土入渗特征的测定与模拟,对于指导露天矿区排土场新土体构筑有一定的理论和现实意义。     

有机修饰(土娄)土对CrO2-4吸附特征的初步研究

以CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)单一修饰和CTMAB+SDS(十二烷基磺酸钠)混合修饰(土娄)土耕层、粘化层土样,从修饰比例、土层、温度角度探讨了有机修饰(土娄)土对CrO2-的平衡吸附特征.结果表明,各供试土样中CrO2-4平衡吸附量均随CrO2-4平衡浓度增高而增大,有机修饰土对CrO2-的吸附等温线呈现L型等温线形式,原土土样的吸附等温线基本上类似于S型吸附等温线形式,两层次各土样对CrO2-4的吸附量呈现100CB＞120CS＞50CB＞CK的顺序(100,120,50分别表示修饰比例为100,100+20,50;CB为CTMAB修饰;CS为CTMAB+SDS修饰;CK为未修饰原土);随着平衡浓度的增大,耕层原土对CrO2-4的吸附能力增加较快而粘化层原土增加较慢,(土娄)土粘化层修饰土样对CrO2-4的平衡吸附量均高于(土娄)土耕层土样,但修饰比例增高导致两层次土样对CrO2-4吸附亲和力的差异减小;未修饰原土对CrO2-4吸附呈现增温效应,粘化层CK土样增温效应高于耕层CK土样,表明增温促进粘粒矿物对CrO2-4的专性吸附.随平衡浓度的增大,修饰土样CrO2-吸附温度效应比值均变化不大,耕层各修饰土样对CrO2-4吸附呈现增温负效应,而粘化层修饰土样对CrO2-吸附的温度效应则与修饰剂和修饰比例有关.