基于IPARM方法估算沟灌土壤入渗参数

为提高沟灌土壤入渗参数的估算精度,缩小沟灌模拟误差.该文以水量平衡方程为基础,采用IPARM方法建立了沟灌Kostiakov-Lewis入渗方程中参数的估算方法,并根据一组田间实测沟灌资料对入渗参数进行了估算,利用WinSRFR1.1软件对沟灌水流运动进行了模拟.结果表明:用水流推进和径流数据比只用水流推进数据计算的入渗参数的精确度高,可以提高累积入渗量模拟的准确性,并可以将模拟时间延长;在模拟径流量时预测值和实测值的吻合较好.预测精度较高.用IPARM方法估算土壤入渗参数在沟灌模拟和管理中具有较高的可靠性.     

由膜孔灌田面灌水参数推求基于Kostiakov模型的点源入渗参数

利用膜孔灌大田灌水试验实测资料，基于水量平衡原理，提出了利用膜孔灌大田水流推进和消退曲线参数推求基于Kostiakov入渗模型的膜孔灌单点源入渗参数的方法，这一方法能简单而有效地求得大田膜孔灌平均入渗参数，有效消除农田土壤空间变异性对单膜孔入渗参数的影响，研究成果为膜孔灌技术要素设计和灌水质量评价提供了科学基础。     

垄作沟灌水分入渗模拟与灌水沟断面优化

以石羊河流域民勤地区为例,采用典型土壤实测土壤水分运动参数,应用Hydrus软件模拟不同沟型、不同垄宽条件下沟灌土壤水分运动,并研究了湿润锋推进过程,建立了沟灌土壤水分二维入渗模型,分析了灌水均匀度。结果表明:沟形相同条件下,竖向湿润锋的推进距离与沟底宽及水深呈正相关关系;水平湿润锋的推进距离由沟中水位决定;沟灌累计入渗量由灌水沟湿周的大小决定,入渗初期符合幂函数形式,入渗后期符合线性形式;同种土壤在沟深与水深相同时,V型沟横向灌水均匀度高于梯形沟,且水位越高均匀度越高。     

根据水流推进过程预测Horton入渗公式参数和田面平均糙率系数

通过分析畦田水流特征，结合Horton入渗公式，在满宁公式的基础上，根据水量平衡原理建立了利用水流推进过程确定土壤入渗参数和田面糙率系数的方法。同时，利用实验资料对所提出的方法进行了检验，结果表明利用该方法所推求的入渗参数和糙率系数，零惯量模型预测的推进过程和消退过程与实测数据相一致。     

用水平土柱和修正的Green-Ampt模型确定土壤的入渗性能

土壤入渗能力和降雨产流过程及地下水密切相关。土壤入渗过程决定了灌溉/降雨过程中水分进入土壤的过程,影响了化肥、农药及其他污染物随水分迁移过程以及坡面水文与土壤侵蚀过程等。该研究根据水流在水平土柱中运动的能量要求以及实际测量得到的土壤水分分布,对Green-Ampt模型中含水率分布呈活塞运动推进(即湿润锋内部土壤水分为恒定值)的假定进行了修正。采用更符合实际的呈线性分布的土壤水分分布模型,基于水量平衡和土壤水动力学原理,提出了对应的土壤入渗性能的计算模型。给出了利用修正模型估计土壤入渗性能的方法,计算模型以及计算过程。结果表明,利用修正模型估算得到的土壤入渗性能回归的入渗水量与实际供水量的相对误差为0.66%,说明该修正模型和计算方法具有很高的精度。该文提出的修正模型很好地描述了水分在土壤中的分布,较Green-Ampt入渗模型中的活塞模型更符合土壤水动力学中关于土壤水分运动的分析。将该修正模型与水平土柱试验结合,可以大大地提高土壤入渗性能计算的精度,为以后的土壤水分运动,地表产流计算以及土壤侵蚀等方面的研究提供非常有效的工具。     

两种非饱和导水参数推求方法在紫色土上的应用

土壤非饱和导水参数的难于获取,限制了非饱和水流数值模拟技术的实际应用。本研究选择颇具代表性的土壤水分特征曲线推求法和简单入渗法两种方法,分别推求不同质地紫色土导水参数,并进行了分析比较。结果显示,土壤水分特征曲线推求法和简单入渗法,推求的非饱和导水率与计算值均具有较好的一致性。鉴于土壤水分特征曲线的易测优势和简单入渗法实验简便省时特点,采用这两种方法进行紫色土非饱和导水参数的推求或预报是可行的。     

两种非饱和导水参数推求方法在紫色土上的应用

土壤非饱和导水参数的难于获取,限制了非饱和水流数值模拟技术的实际应用。本研究选择颇具代表性的土壤水分特征曲线推求法和简单入渗法两种方法,分别推求不同质地紫色土导水参数,并进行了分析比较。结果显示,土壤水分特征曲线推求法和简单入渗法,推求的非饱和导水率与计算值均具有较好的一致性。鉴于土壤水分特征曲线的易测优势和简单入渗法实验简便省时特点,采用这两种方法进行紫色土非饱和导水参数的推求或预报是可行的。     

微咸水入渗条件下Philip模型与Green-Ampt模型参数的对比分析

近年来，国内外学者对土壤入渗特征进行了大量研究，提出了具有不同特点和用途的入渗模型。随着土壤水分运动理论的发展，模型的发展日益趋于简单化、数值化、理论化，各模型之间的关系越来越紧密，许多学者试图通过对土壤入渗模型中特征参数的对比分析，建立模型参数间的关系，从而为获取相关土壤入渗参数提供手段，便于土壤入渗模型的实际应用。描述土壤水分入渗过程的模型很多，其中Philip和Green-Ampt入渗模型具有明确的物理意义，应用较广泛。王全九等建立了Philip和Green-Ampt两个入渗模型参数间的理论关系，并用实验结果进行了合理性验证。在利用淡水入渗的情况下，发现利用Green-Ampt参数推求Philip公式的参数适用于计算短历时的累积入渗量，而利用Philip模型推求的Green．Ampt参数对于长短入渗时间的累积入渗量计算的精度都比较高。利用淡水入渗得出如上结论，那么当用微咸水入渗时，入渗过程中发生复杂的物理化学作用，所建立的参数关系是否仍然成立？入渗水的矿化度对计算精度的影响如何？都是值得探讨的问题，需要进一步分析研究。本文利用室内进行的垂直一维微咸水入渗实验资料，分别用Philip和Green-Ampt两个入渗模型处理实验资料，分析不同水质对入渗参数的影响，并应用王全九建立的理论关系式互推模型参数，验证该公式在微咸水入渗情况下的精度及分析水质对计算精度的影响。     

土壤表面电场对黄土母质发育土壤水分入渗特性的影响及模拟

水资源短缺是黄土高原地区农业生产和生态环境建设主要的限制因子。土壤水分入渗过程不仅决定着土壤对雨水和灌溉水等有限水源的利用程度,而且也深刻影响着地表径流和土壤侵蚀强度。土壤表面电场对团聚体稳定性具有重要影响,团聚体破碎后土壤孔隙将发生重要变化,并影响水分入渗过程。然而,目前关于土壤电场作用对黄土母质发育土壤水分入渗过程的影响尚不清楚,同时考虑表面电场作用后经典土壤水分入渗模型的适用性还有待进一步验证。因此,本研究采用室内一维定水头土柱模拟试验,通过定量调控土壤表面电场,研究了不同土壤电场强度对水分入渗速率、湿润锋运移、累积入渗量的影响,并采用Kostiakov模型和Philip模型对土壤水分入渗过程进行拟合。结果表明:(1)湿润锋运移速度、入渗速率和累积入渗量均随入渗电解质浓度的减小、表面电位(绝对值)和电场的增大而降低,这表明土壤表面电场对土壤水分入渗具有重要的、不可忽略的影响。(2)当电解质浓度0.01 mol·L赵世伟,塿土和褐土的电位绝对值大于233 mV和223 mV时,土壤水分入渗特性参数随时间的变化曲线较为接近,表明233 mV和223 mV分别是影响两种土壤水分入渗过程的临界电位值。(3)Kostiakov模型和Philip模型对于塿土和褐土入渗过程的模拟均有较好的适用性,但通过进一步分析其拟合统计特征值(决定系数R~2、残差平方和、均方根误差RMSE值),发现Kostiakov模型的拟合结果更优。该研究结果可为黄土高原土壤水分入渗的内部调控新技术提供理论参考。     

室内基于土壤水分再分布过程推求紫色土导水参数

选择三峡库区3种不同质地的紫色土,室内通过土壤水分再分布试验,探讨基于土壤水分再分布过程推求导水参数对于紫色土的适用性.结果显示,结合土壤水分垂直和水平再分布过程推求的紫色土水分扩散率与实测值具有很好的一致性,但推求的非饱和导水率偏差较大.然而,选用单一的土壤水分再分布过程结合实测水分特征曲线推求的紫色土非饱和导水率与实测值具有良好的一致性.湿润锋湿度与湿润剖面平均湿度不同函数关系对推求非饱和导水率和水分扩散率差异不明显.此外,基于土壤水分再分布过程推求导水参数方法比较适合低湿土壤的非饱和导水参数推求.     

垄沟灌溉对土壤水分布与湿润体特征的影响

The ridge-furrow tillage combined with furrow irrigation is being more widely applied and has been shown to be effective in the Loess Plateau of China. Accurate characterization of water infiltration behavior under ridge-furrow irrigation could provide guidelines and criteria for future irrigation system design and operation. Our objective was to investigate soil water behavior during ponding infiltration in a cross-sectional ridge-furrow configuration. Soil water movement within three different soil textures was tested by tracking the spatial and temporal soil water content (SWC) variations in a soil chamber. The two-dimensional transient flow initially transferred rapidly, but gradually decreased with elapsed infiltration time, approaching a stable flow after 90 min. A technical parameter equation incorporating the Philip equation was developed using the water balance method to accurately predict total applied water volume (TAWV). The wetting patterns moved outward in an elliptical shape. The wetted lateral and downward distances fitted using equations accounted for capillary and gravitational driving forces in variably wetted soil media. Increasing initial SWC resulted in an increase in wetted soil volume, which can also be caused by decreasing bulk density in a homogeneous soil. Higher water level produced greater wetted lateral distance and more irrigation uniformity. The wetted lateral distance was almost identical to the wetted depth in silty clay loam soil; hence ridge-furrow irrigation should be implemented in such finer-textured soils. The wetted soil volume differed markedly among different soil textures (hydraulic properties), demonstrating that these properties can largely determine soil water spreading patterns and distribution.     

沟灌入渗湿润体运移距离预测模型

为进一步探明沟灌入渗湿润体的影响因素和其运移规律,该文通过黏壤土和砂土的室内沟灌入渗试验,重点研究了土壤容重、沟中水深和土壤初始含水率对沟灌入渗湿润体的影响。通过分析,发现湿润锋垂直和水平方向运移距离与时间的1/2次方呈线性函数关系,建立了包含土壤容重、沟中水深、土壤初始含水率等因素的湿润峰运移距离预测模型,并对模型进行验证,结果表明模型精度较高,用其模拟沟灌入渗湿润峰运移距离是可行的。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。     

沟灌二维入渗影响因素实验研究

为进一步探明沟灌灌水沟的水分入渗规律，该文研究了沟灌中的灌水沟中水深、沟底宽、沟底导水率及土壤初始含水率等因素对沟灌二维入渗的影响，研究结果表明：减小灌水沟中水深和沟底导水率及增大土壤初始含水率都有利于灌水沟的水平侧向入渗，同时可相应减小垂向入渗；而灌水沟底宽不影响沟的侧向入渗，只影响垂向入渗，底宽减小时，垂向入渗减小。沟底导水率影响最大，计划灌水定额为45 mm，沟底导水率为0时垂向入渗深度较沟底裸露透水时减小41％，明显改善了沟灌入渗体的形状。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮矿化特性的影响

采用Stanford和Smith提出的长期间歇淋洗通气培养法,对连续7a采用渗灌、滴灌和沟灌灌溉,栽培番茄的保护地不同剖面层次土壤的有机氮矿化特点进行了研究。渗灌管为发汗式半软管,埋深为30cm;渗灌、滴灌和沟灌灌水方法及施肥、田间管理同当地农业生产。当20cm深处的土壤水吸力达到40kPa时开始灌水,渗灌和滴灌每次的灌水量是沟灌灌水量的1/2。试验结果表明,土壤矿化氮含量随着土层深度的增加而降低。从累积矿化氮量—时间曲线变化的趋势看,可将保护地土壤0～50cm剖面分为三个层次,其中渗灌与滴灌处理相似,为0～20cm、20～40cm和40～50cm土层,而沟灌处理则为0～30cm、30～40cm和40～50cm土层。保护地不同层次土壤有机氮的矿化可以用Twopool模型表达。比较不同灌溉处理,在0～10cm土层,易矿化有机氮含量(N1)表现为滴灌>沟灌>渗灌,易矿化有机氮矿化速率(k1)常数也以滴灌处理最大,说明滴灌更有利于表层土壤易矿化有机氮的形成。与渗灌和沟灌相比,长期使用滴灌灌溉有利于改善保护地土壤有机氮的品质。     

Soil Erosion as A ffected by Polyacrylamide Application Under Simulated Furrow Irrigation with Saline Water

The reduction of soil and water losses under furrow irrigation with saline water is important to environmental protection and agricultural production.The objective of this study was to determine the effect of polyacrylamide(PAM)application on soil infiltration and erosion under simulated furrow irrigation with saline water.Polyacrylamide was applied by dissolving it in irrigation water at the rates of 1.5,7.5,and 15.0 mg L^-1 or spreading it as a powder on soil surface at the rates of 0.3,1.5,3.0,and 6.0 g m^-2,respectively.The effectrolyte concentration of tested irrigation water was 10 and 30 mmolc L^-1 and its sodium adsorption ratio(SAR)was 0.5,10.0,and 20.0(mmol_c L^-1)_0.5.Distilled water was used as a control for irrigation water quality.Results indicated that the effectrolyte concentration and SAR generally did not significantly affect soil and water losses after PAM application.Infiltration rate and total infiltration volume decreased with the increase of PAM application rate.Polyacrylamide application in both methods significantly reduced soil erosion,but PAM application rate did not significantly affect it.The solution PAM application was more effective in controlling soil erosion than the powdered PAM application,but the former exerted a greater adverse influence on soil infiltration than the latter.Under the same total amounts,the powdered PAM application resulted in a 38.2%-139.6% greater infiltration volume but a soil mass loss of 1.3-3.4 times greater than the solution PAM application.     

施钙浓度对滴灌盐碱土水盐运移特征研究

针对西北等干旱地区土地次生盐渍化的问题,以室内试验为基础,测定盐碱土在不同滴灌施钙浓度下水盐运动过程,研究了不同施钙浓度对盐碱土土壤盐分运移和水分运动的影响。结果表明,不同施钙浓度的湿润锋水平、垂直最大运移距离与钙离子浓度之间均符合线性关系,湿润锋的水平、垂直运移距离与人渗时间之间符合幂函数关系,随着湿润锋水平、垂直湿润距离的增加,不同滴灌施钙浓度的土壤含盐量、钠离子含量均在不断增加,随着施钙浓度的增加,脱钠区深度系数增大,脱盐效果明显。     

施钙浓度对滴灌盐碱土水盐运移特征研究

针对西北等干旱地区土地次生盐渍化的问题,以室内试验为基础,测定盐碱土在不同滴灌施钙浓度下水盐运动过程,研究了不同施钙浓度对盐碱土土壤盐分运移和水分运动的影响。结果表明,不同施钙浓度的湿润锋水平、垂直最大运移距离与钙离子浓度之间均符合线性关系,湿润锋的水平、垂直运移距离与入渗时间之间符合幂函数关系,随着湿润锋水平、垂直湿润距离的增加,不同滴灌施钙浓度的土壤含盐量、钠离子含量均在不断增加,随着施钙浓度的增加,脱钠区深度系数增大,脱盐效果明显。