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。     

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.     

推求土壤水分运动参数的简单入渗法Ⅰ.理论分析

预报非饱和土壤水分运动必须首先获得土壤水分运动参数。土壤水分运动参数包括土壤水分特征曲线和导水率。本文使用积分方法求解了一维水平非饱和土壤水分运动问题,根据其建立了椎求非饱和土壤水分运动参数的简单人渗法,用以推求ｖａｎ Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ特征曲线模型中的参数α和ｎ。α和ｎ是根据湿润区的特征长度、吸渗率和土壤的饱和导水率（ｋ）来确定的,而非饱和导水率可由α、ｎ和ｋｓ确定。这一项的简单人渗法是基于Ｒｉ     

推求土壤水分运动参数的简单入渗法──Ⅱ.实验验证

预报土壤中水分流动需要的土壤导水特性可通过观察水平土柱的入渗过程来确定,这一观测过程的分析是基于对Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程求积分解。土壤水分特征曲线中的参数由观测的水平土柱和特征湿润长度和吸力为确定,非饱和土壤导水率由已确定的特征曲线中的参数和测定的饱和导水率导出。供试土壤有三种,它们的质地从砂壤到粘壤。由这种方法所确定的这三种土壤的水分特征曲线与实测的特征曲线符合良好,所确定的砂壤的非饱和导水率与实     

酸性溶液对红壤水分入渗特征影响及其模拟研究

用通过稀释方法获得不同pH值的硫酸溶液来模拟南方硫酸型酸雨,利用水平土柱吸渗法测定非饱和土壤水分扩散度,渗透筒法测定土壤饱和导水率,探讨了不同浓度酸性溶液渗透红壤过程中土壤水分入渗特征变化;利用RETC软件拟合不同酸性溶液入渗下红壤的扩散度和水分特征曲线,并与实测的扩散度值进行对比与分析。研究结果表明:不同酸性溶液入渗时,红壤入渗速率、水分扩散度和饱和导水率的大小关系均为(pH=3)(pH=5)蒸馏水(pH=2)(pH=1);RETC软件拟合扩散度与实测值吻合度较高,其剩余标准差均接近0;pH=1溶液使土壤持水能力增强,而pH=5,pH=3,pH=2溶液使土壤持水能力减弱。在硫酸型弱酸溶液(pH≥3)作用下红壤水分入渗能力呈增大趋势,土壤持水能力降低;而当酸性溶液pH3时,红壤入渗能力、持水能力则反之。     

非饱和土壤导水参数的推求

本文根据一维非饱和土壤水分的垂直入渗再分布和水平扩散再分布,采用土壤湿润剖面平均湿度和湿润锋湿度之间函数关系的三种形式,分别推导出非饱和土壤导水率,水分扩散率,比水容量的解析表达式,解析表达式中仅有四个独立参数,均可通过实验数据的简单拟合而得到.与其它方法相比,这种新的推求方法具有花费少、准确度高和测定范围大等特点.     

南方红壤丘陵区不同土地利用方式土壤水力学性质研究

非饱和导水率是研究土壤水分和溶质运移的重要参数。本论文利用压力膜仪法以及FDR和Watermark(R) granular matrix田间原位测定数据,分别获得室内和田间的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型间接推求非饱和导水率。同时,以原位的零通量内排水法直接测得的非饱和导水率作为标准,分析了不同方法所获得的非饱和导水率的异同。研究结果表明：在花生地,压力膜仪法测得的VG曲线参数推求非饱和导水率和实际非饱和导水率相近;而在橘园地由于根系空间分布异质性导致室内与田间所获得非饱和导水率差异性较大。同时, 直接法测得的非饱和导水率结果也说明在该地区两种不同土地利用方式下水分运动的特征存在差异。     

凹凸棒土对土壤水分运动基本参数的影响

通过向土壤中均匀添加不同含量(0,10,20,30,40,50,60g/kg)凹凸棒土(ATP)来研究其对土壤水分运动及土壤水动力学参数的影响。结果表明,随着ATP含量的增大,土壤入渗速率、累积入渗量减小,Philip公式中的吸渗率S和稳渗率A均减小,Kostiakov公式中入渗系数K减小,经验指数β增大;土壤持水性随着ATP含量的增加而增大,van Genuchten公式中滞留含水率θr减小,饱和含水率θs增大,进气值的倒数α增大,形状系数n减小;利用van Genuchten公式中的相关参数对非饱和土壤导水率、非饱和土壤水扩散率及容水度进行计算,结果表明随着ATP含量的增加,非饱和土壤导水率、扩散率及容水度都呈减小的趋势,利用经验公式对非饱和土壤水扩散率进行拟合,其相关性较高。综合分析可知,加入ATP后的土壤有一定的阻渗作用,持水能力增强且土壤中的大孔隙减少,在一定程度上具有改良土壤的作用。     

太湖地区主要水稻土的土壤水分参数研究

太湖地区主要水稻土类型的水分参数研究结果表明 ,水稻土 4个土层的土壤水分特征曲线基本一致。土壤的饱和含水量、田间持水量、凋萎系数和土壤有效水的含量均从土壤上层到下层呈降低的趋势 ;土壤的非饱和导水率与负压水头之间呈负相关的指数曲线变化 ,当负压水头达到 10 k Pa时 ,非饱和导水率降低到最小值 ,且基本趋于稳定 ;非饱和土壤水扩散率变化于 1.1× 10 - 3～ 1.886× 10 - 3cm2 / min之间 ,非饱和土壤水扩散率随含水量也呈指数曲线变化。     

砾石对土壤水分入渗(扩散）的影响研究

砾石(>2 mm的碎石)广泛存在于世界的部分土壤中。近几年来,随着山地土壤的开发与利用,砾石对土壤物理和侵蚀过程的影响研究受到广泛重视。不同砾石具有不同持水性,砾石含量、大小和形状以及存在位置对土壤入渗有不同影响。     

亚热带土壤导水特征对钠盐溶液浓度的响应

再生水中高浓度钠盐溶液入渗对土壤水力特性的影响是长期低质水灌溉引起土壤生态环境退化的关键问题之一。该文采用定水头渗透法、一维水平土柱吸渗法测定不同浓度钠盐溶液条件下亚热带地区黏性潮土、沙性潮土、红壤、水稻土、紫色土共5种土壤的水动力学参数,分析了土壤理化性质和钠盐溶液浓度对土壤导水特征的影响及其作用机制。结果表明:土壤粉粒、交换性钙及交换性镁含量具有促进土壤水分运动的作用,而土壤黏粒、交换性铁及交换性铝含量则表现出抑制作用。与蒸馏水处理相比较,钠盐加快了土壤水分黏性潮土、沙性潮土及水稻土中的土壤水分运动速率,分别可最高提升其土壤水分扩散率为22.0%、37.3%、39.7%;钠盐减缓了红壤和紫色土的水分扩散速率,溶液钠盐浓度越高,其抑制作用越明显。土壤饱和导水率随溶液盐浓度升高呈先降后升的趋势,1~10 g/L钠盐浓度范围内土壤饱和导水率与钠盐浓度具有良好的抛物线关系(R^2>0.807),各土壤导水率最小极值点的钠盐浓度在5 g/L左右。因此,再生水灌溉利用时其盐浓度适度控制低于其极值点浓度。     

线源入流入渗法在生物结皮渗透性研究中的应用

土壤水分入渗的观测方法很多,但在测定坡地生物结皮土壤水分入渗时均存在一定的缺陷。线源入流入渗法是可用于无结皮的坡地土壤水分入渗较为简便快捷的观测方法。以裸土为对照,采用线源入流入渗法和模拟降雨法测定了黄土丘陵区多藻少藓、半藻半藓、多藓少藻等不同类型生物结皮土壤水分入渗过程。结果表明:(1)线源入流入渗法可在不干扰生物结皮的情况下,快速、完整地反映土壤水分入渗过程,获取初始入渗速率、平均入渗速率及稳定入渗速率等重要参数;(2)线源入流入渗法所得研究区不同类型生物结皮的初始入渗速率范围为3~12 mm/min,平均入渗速率范围为0.5~4.5 mm/min,稳定入渗速率范围为0.3~1.8 mm/min,随着藓盖度的增加,其初始、平均、稳定入渗速率均呈现出显著差异;(3)线源入流入渗法测定的生物结皮土壤稳定入渗速率(y,mm/min)与人工模拟降雨试验所得入渗速率(x,mm/min)呈显著的线性相关关系(y=1.73x-1.24,R^2=0.376 8,ρ=0.539~*)。研究结果为坡地生物结皮土壤水分入渗速率的测定提供一种简单易操作的测定方法。     

初始含水率对土壤垂直线源入渗特征的影响

为解决现有渗灌系统在深根系植物应用中存在的问题,该文设计了一种垂直线源灌水器,并通过室内土箱试验研究了不同初始含水率条件下砂黄土和塿土的垂直线源入渗特征。结果表明：Philip入渗公式的形式能够较好地描述2种土壤的三维入渗过程;入渗时间一定时,砂黄土和塿土的累积入渗量均与初始含水率之间呈二次函数递减关系;2种土壤入渗的最大径向距离、最大垂向距离、宽深比均与初始含水率之间呈二次函数抛物线关系;2种土壤相比,偏砂性的砂黄土累积入渗量在低初始含水率下较塿土大,但随着初始含水率的增加其减小速度较塿土快,偏黏重的塿土入渗临界初始含水率较砂黄土大,但其入渗范围较砂黄土小。这些结果可为不同土壤条件下的垂直线源灌水技术发展提供参考。     

季节性冻融土壤的冻融特点和减渗特性的

本文基于季节性冻土地区冻融期间自然冻融土的大田入渗试验,分析了田间耕作土壤的冻融特点,讨论了冻融土壤的减渗特性;探讨了冻融土壤的减渗机理。研究结果表明：在不同的冻融阶段,土壤冻层的形态,厚度、层数和层位不同,对入渗水流的控制和影响不同;冻结土壤的减渗特性随冻融阶段的变化面变化;而结条件下,土壤导水率的减小是其入渗能力减小的根本原因,而土壤液态水的相变是土壤导水率减小的要源所在。研究结果对于季节性冻     

基于线性源法与图像处理的土壤饱和导水率快速测量方法

土壤饱和导水率是计算土壤剖面水通量以及设计灌溉和排水系统的重要参数,其测量准确与否直接影响各类水文和水动力学模型的预测精度。然而,现有土壤饱和导水率测定方法费时费力,给土壤水动力学研究工作带来了诸多不便。为此,该研究提出了一种基于线性源入流法与手机图像处理相结合的土壤饱和导水率快速测量方法。该方法首先利用手机拍照获取图像记录充分供水条件下线性水流在土壤表面扩散的过程,图像经处理后计算出土壤表面湿润面积及其随时间的变化关系,然后根据线性源入流法估算的土壤稳态入渗率来测得土壤饱和导水率,并与传统的定水头标准法测得的饱和导水率进行对比。结果表明：图像经畸变校正与二值化处理之后计算出栓皮栎林区土壤、油松林区土壤和砂壤土表面湿润面积与时间具有较好的幂指数关系,决定系数R2分别为0.994、0.995和0.998;在此基础上,采用线性源入流法测量栓皮栎林区土壤、油松林区土壤和砂壤土的稳态入渗率（即土壤饱和导水率）分别为23.40±1.21、23.86±1.83和22.99±2.26 mm/h,同时使用定水头标准法测量三种土样得到的饱和导水率分别为24.41±1.53、24.26±0.37和23.81±0.10 mm/h,与定水头标准法相比,该研究提出的土壤饱和导水率测量方法的相对误差分别为4.14%、1.64%和3.42%。可见,该研究提出的测定方法较为合理、简便、准确,可为获取土壤饱和导水率提供一种新的测量手段,后续研究会将该方法用于野外环境下土壤饱和导水率的原位测定,并验证该方法的准确性。