淡水与微咸水入渗特性对比分析

为了研究淡水与微咸水连续和间歇入渗特性的差异,采用矿化度1.33 g/L的淡水与矿化度3 g/L的微咸水,在黏质土壤条件下进行了一维积水连续入渗及间歇人渗试验.研究结果表明,采用微咸水入渗可以改变土壤的结构特性,从而增大土壤的入渗能力;利用一维代数人渗模型对试验资料进行处理,结果表明模型可以比较精确地描述微咸水入渗过程;人渗水为淡水时,间歇入渗减渗,而入渗水为微咸水时,间歇入渗增渗;间歇入渗的循环率不同,其减渗效果及增渗效果都略有差异.     

淡水与微咸水入渗特性对比分析

为了研究淡水与微咸水连续和间歇入渗特性的差异，采用矿化度1.33g/L的淡水与矿化度3g/L的微咸水，在黏质土壤条件下进行了一维积水连续入渗及间歇入渗试验。研究结果表明，采用微咸水入渗可以改变土壤的结构特性，从而增大土壤的入渗能力；利用一维代数入渗模型对试验资料进行处理，结果表明模型可以比较精确地描述微咸水入渗过程；入渗水为淡水时，间歇入渗减渗，而入渗水为微咸水时，间歇入渗增渗；间歇入渗的循环率不同，其减渗效果及增渗效果都略有差异。     

磁化微咸水矿化度对土壤水盐运移的影响

采用300 mT磁感应强度恒定磁水器对不同矿化度微咸水(0.14、2、3、4、5 g/L)进行磁化处理,并进行一维垂直土柱入渗试验,研究磁化微咸水矿化度对土壤水盐运移的影响。结果表明:微咸水磁化处理后,土壤入渗速率及湿润锋迁移速率显著降低,湿润体含水率显著提高;微咸水矿化度对磁化效果具有显著影响,磁化微咸水矿化度为3 g/L时,相同入渗时间累积入渗量和湿润锋深度相对减少量最大,湿润体含水率相对增加量最多。磁化微咸水入渗对Philip和Green-Ampt入渗公式参数有显著影响,相同矿化度的磁化微咸水土壤吸渗率S、饱和导水率K_s及湿润锋处吸力hf均小于未磁化微咸水;磁化与未磁化微咸水相对吸渗率ΔS及相对饱和导水率ΔK_s与矿化度之间均呈现较好的二次多项式关系,在矿化度为3 g/L时,相对吸渗率ΔS及相对饱和导水率ΔK_s均达到最大。磁化微咸水能够提高土壤持水能力,相同土层深度的土壤含水率显著增加;微咸水磁化处理后,脱盐率显著提高,土层深度0~20 cm磁化微咸水脱盐率均大于未磁化微咸水,矿化度为3 g/L的磁化微咸水磁化脱盐强度最大,相对脱盐效果更好。     

粉壤土水盐运移对咸淡水交替灌溉的响应

为了分析不同间歇时间和矿化度对黄河三角洲粉壤土水分入渗特征及盐分分布的影响,进行了咸淡水交替灌溉的室内土柱试验,设置4种间歇时间(0, 30, 60, 90 min)和3种咸水矿化度(3,6,9 g/L),分析了累积入渗量、入渗历时、土壤水盐分布等参数变化.结果表明:相同入渗水量下,咸淡水交替灌溉的入渗历时随间歇时间的增加而显著增大.当咸水矿化度为3,6,9 g/L时,咸淡水交替灌溉处理的平均土壤含水率差异不具有统计学意义,但咸水矿化度为3 g/L处理的平均土壤含盐量低于咸水矿化度为6和9 g/L处理,且间歇90 min的平均土壤含盐量远低于其他处理.因此,当咸水矿化度为3 g/L,间歇时间较长的灌溉方式有利于降低土壤盐分.     

农田利用排水灌溉对土壤入渗特性及棉花生长的影响

为了评价南疆地区农田利用排水灌溉的适用性,通过马氏瓶供水、定盘式负压入渗仪以及室内棉花萌芽和幼苗生长的培养试验,研究了排水灌溉对土壤水分点源、面源入渗特性及对棉种萌发、幼苗生长的影响。结果表明,在水分点源入渗试验中,不同矿化度的排水灌溉后土壤水分入渗在水平方向上运移较纵向明显,当排水矿化度大于2 g/L时,在水平方向上土壤含水率随矿化度的增大呈显著下降趋势。在水分面源入渗试验过程中,当水头条件相同时,土壤水分入渗量随排水矿化度的增大而减小,当水头条件不同时,土壤水分入渗量随压力水头的减小显著降低。根据稳态条件下的面源入渗近似解,不同矿化度的排水灌溉后,土壤饱和导水率K_s先增后减,而模型参数λ_c的变化却呈相反的变化趋势,在排水矿化度达到2 g/L时K_s和λ_c出现了极值,矿化度越高对K_s和λ_c的影响越明显。利用排水灌溉后,当矿化度低于3 g/L时,能够保证棉种正常萌发而不产生危害,当矿化度超过3 g/L时,开始显现对棉种萌发的抑制作用,高于5 g/L时抑制作用强烈。排水矿化度低于4 g/L对棉花幼苗的生长影响较小,超过4 g/L时,棉花生育过程减缓显著。     

加氧微咸水溶氧量对土壤水盐运移特征的影响

利用微纳米发泡器对微咸水进行加氧处理,并对加氧微咸水入渗条件下的土壤水盐运移特征及对入渗模型参数影响开展了研究。结果表明,在微咸水不同溶氧量入渗条件下,入渗时间相同时,累积入渗量和湿润锋深度随溶氧量增加先增加后减小,微咸水溶氧量为14. 0 mg/L时累积入渗量和湿润锋深度最大。相比于其他处理,微咸水溶氧量为14. 0 mg/L时能加快水分入渗,增加土壤体积含水率。此外,相比于不加氧处理,不同加氧水平入渗均能提高灌溉水脱盐效率。同时,利用现有入渗模型对入渗过程进行了定量分析,结果显示代数模型和PHILIP模型都能准确描述加氧微咸水入渗过程,而且模型参数与微咸水溶氧量存在函数关系。PHILIP模型中吸渗率随着微咸水溶氧量的增加呈先增加后减小的趋势,最大值出现在14. 0 mg/L,代数模型中综合形状系数则呈现相反的规律,最小值出现在14. 0 mg/L,且代数模型可较好描述加氧微咸水一维垂直入渗条件下的土壤含水率分布。     

不同初始含水率条件下的微咸水入渗实验

针对矿化度均为3g/L的微咸水入渗时，土壤初始含水率对土壤入渗过程的影响，采用室内均匀土柱一维垂直入渗实验方法，分别对初始含水率为2.25%、8.18%、13.12%、16.40%的土柱入渗过程进行了研究。分析了不同土壤初始含水率对累积入渗量和湿润锋推进深度以及土柱剖面含水率的影响。采用Kostiakov模型对累积入渗量和时间的关系进行了拟合，结果表明累积入渗量与初始含水率呈负相关关系。采用幂函数将初始阶段的湿润锋推进深度与时间关系进行拟合，结果表明二者呈明显的幂函数关系，且初始含水率越高湿润锋推进速度越慢。采用一维代数模型对土壤剖面含水率进行分析发现，初始含水率越高，模型的理论值越准确。总之微咸水在土壤中的入渗能力与初始含水率有着密切关系，随着入渗过程的进行，初始含水率对入渗能力的影响逐渐减小。     

一维代数模型在重度盐碱土微咸水灌溉中的适用性

为了验证一维代数模型对微咸水在重度盐碱土入渗的适用性,以重度盐碱土为研究对象,设置不同矿化度水平(2,3,4,5 g/L)的微咸水进行室内垂直一维积水入渗试验.利用湿润锋和入渗率、湿润锋和累积入渗量之间的关系推求模型参数,对入渗历时和土壤剖面含水率进行数值模拟,采用符合度指数和均方根误差评价模型适用性.结果表明,入渗历时的均方根误差RMSE均小于6.7 min,入渗历时模型的符合度指数D均超过0.99;含水率的均方根误差RMSE小于3.5%,含水率模型的符合度指数D均在0.90以上;说明一维代数模型能够有效地描述微咸水在重度盐碱土中的入渗过程,对入渗结束后土壤剖面上水分分布情况具有较高的模拟精度.     

入渗水矿化度对土壤入渗特征和离子迁移特性的影响

为开发利用浅层地下劣质水,进行均匀土柱一维垂直入渗实验,对矿化度不同的入渗水在土柱中入渗后的剖面含水率分布和土壤入渗率进行了分析,并对土壤剖面的含盐量以及入渗后盐分降低区深度随入渗水矿化度的变化规律进行了研究.结果表明,含盐水入渗能够改变土壤结构,并增强土壤导水和持水能力,但随着进入土壤中的钠离子数量增加,土壤的导水和持水能力并非由矿化度一个因素决定,而是由入渗水矿化度和钠离子数量共同决定.当矿化度低于3 g/L左右时仍可以对土壤上层的盐分有一定的淋洗作用,但当矿化度进一步升高时,入渗水对供试土壤的盐分几乎没有淋洗作用.     

微咸水矿化度对秸秆还田下土壤水盐运移分布影响

为了研究微咸水与秸秆还田的综合利用效应,在室内进行一维垂直入渗试验,分析了秸秆还田下不同矿化度对土壤水盐运移分布的影响。结果表明,相同入渗时间下,累积入渗量以矿化度3g/L为分界点随矿化度的升高先增后减,湿润锋的变化规律相似;土壤含水率随矿化度的增加表现出先增后减的趋势,以3和5g/L时土壤保持较高含水率;电导率随矿化度的增加而增加,当矿化度大于3g/L时,微咸水对土柱的淋洗作用不大。     

积水入渗下不同矿化度水对红壤水盐运移特征的影响

【目的】探讨积水入渗条件下矿化度对酸性红壤水盐运移特征的影响,为我国南方非常规水合理利用提供参考。【方法】采取土柱入渗试验,以蒸馏水灌溉(CK)为对照,探究不同矿化度水(1、2、3、5、10 g/L)入渗下南方红壤水分动态运移、水盐分布及土壤pH值变化,并量化矿化度与入渗模型参数关系。【结果】与CK相比,1～10g/L处理抑制红壤水分入渗,同一时刻累积入渗量表现为CK1 g/L处理5 g/L处理2 g/L处理3 g/L处理10 g/L处理。5 g/L处理持水能力显著高于其他处理(p0.05),单位时间湿润锋运移距离小于CK和1、2 g/L处理。Kostiakov公式较Philip方程能更精确描述1～3 g/L处理红壤累积入渗量随时间变化,矿化度大于3 g/L时则相反。红壤累积入渗量与湿润锋运移距离符合线性关系,红壤持水能力、入渗模型参数与矿化度关系均满足三次多项式(R20.95,RMSE0.06)。1～5 g/L处理可使5～25 cm土壤平均含水率增加0.09%～4.61%,各处理土壤EC值和Na~+、Cl~-质量分数随深度增加呈减小趋势,矿化度对25～40cm范围土壤盐分的影响小于上层土壤。与CK相比,1～5g/L处理加剧红壤酸化,10 g/L处理则增加土壤pH值。【结论】矿化度对土壤酸化和分散作用程度不同是造成红壤水盐运移特征差异的原因,南方红壤区非常规水安全利用需综合考虑矿化度作用下土壤水盐、酸碱环境变化。     

入渗水矿化度对土壤入渗特征和离子迁移特性的影响

为开发利用浅层地下劣质水，进行均匀土柱一维垂直入渗实验，对矿化度不同的入渗水在土柱中入渗后的剖面含水率分布和土壤入渗率进行了分析，并对土壤剖面的含盐量以及入渗后盐分降低区深度随入渗水矿化度的变化规律进行了研究。结果表明，含盐水入渗能够改变土壤结构，并增强土壤导水和持水能力，但随着进入土壤中的钠离子数量增加，土壤的导水和持水能力并非由矿化度一个因素决定，而是由入渗水矿化度和钠离子数量共同决定。当矿化度低于3 g/L左右时仍可以对土壤上层的盐分有一定的淋洗作用，但当矿化度进一步升高时，入渗水对供试土壤的盐分几乎没有淋洗作用。     

灌溉水质对土壤饱和导水率和入渗特性的影响

为研究淡水与微咸水降水头入渗的差异,采用矿化度为1.0 g/L的微咸水与去离子淡水,对滨海围垦区粉砂土与南京黄棕壤土进行了一维降水头积水入渗试验。试验结果表明,采用微咸水入渗可以增大2种土壤的入渗能力,且对黄棕壤土的影响更为明显。利用Philip入渗模型对试验数据进行拟合,结果表明,模型可以较为精确地描述2种土壤的微咸水降水头入渗过程,且模型对黄棕壤土入渗过程的拟合精度更高。土壤水分与盐分再分布过程中,在粉砂土上层,微咸水灌溉对盐分的淋洗效果与淡水灌溉相近,但在土壤深层微咸水灌溉使土壤的积盐量显著高于淡水。采用淡水灌溉的黄棕壤土,土壤表层脱盐、深层积盐;采用微咸水灌溉的土柱剖面均明显积盐,且因表层土壤孔隙结构被破坏,持水能力增强,使表层土壤与深层土壤均积累了较高含量盐分。     

不同矿化度对层状土入渗规律的影响研究

为研究不同矿化度水分对沙壤土中壤土夹层入渗规律的影响,设置4种矿化度处理,分别为0,1,3,5g/L,进行室内土柱垂直一维积水入渗试验。结果表明:壤土夹层对不同矿化度水分均有阻渗作用;各处理累积入渗量在湿润锋到达夹层界面前随时间呈非线性变化,通过夹层后随时间呈线性变化,各处理稳渗率大小关系为V(3g/L)>V(5g/L)>V(1g/L)+>V(0g/L);矿化度为0~3g/L时,累积入渗量、入渗后土壤含水率均随矿化度提高而增大;入渗结束后,各处理夹层界面上层土壤脱盐,夹层界面下层土壤积盐。     

氮肥溶液磁化灌溉下土壤入渗特征和水氮迁移规律研究

为探明不同浓度氮肥溶液磁化前后土壤入渗特征和水氮迁移规律,采用恒定磁场强度300 mT对质量浓度分别为0、0.4、0.7、1.1 g/L的硝酸钾溶液进行磁化处理,以未磁化处理为对照,测定各处理溶液的电导率、pH值、溶氧量、表面张力、累积入渗量、湿润锋运移距离和入渗后不同土壤剖面水氮迁移分布。试验结果表明：磁化处理溶液溶氧量显著提高,电导率和表面张力显著减小,并随溶液浓度变化有显著影响,但对pH值无显著影响。氮肥溶液磁化入渗增大了相同入渗时间内的湿润锋运移距离和累积入渗量,Philip、Green-Ampt、一维代数入渗模型拟合所得参数土壤吸渗率S、饱和导水率K_s以及有效土壤水扩散率■均增大,湿润峰处的土壤水吸力S_f、土壤水分特征曲线和非饱和导水率综合形状系数m均减小,增渗效果随氮肥溶液浓度增大而增大。磁化氮肥溶液可提高土壤持水能力,且随溶液浓度增大持水能力增强,一维代数入渗公式可较好描述不同磁场强度下各浓度溶液土壤入渗结束时的土壤含水率分布情况。氮肥溶液和磁化作用对土壤硝态氮含量的影响呈显著正相关关系,二者共同作用下,磁化高浓度溶液硝态氮含量...     

四种入渗模型在KCl溶液入渗的适应性

为了探讨4种常规的入渗模型在含盐水入渗条件下的适用性,采用室内一维垂直土柱进行积水入渗实验,对比不同KCl质量浓度下的土壤入渗规律,并采用4种模型分别拟合土壤入渗率变化特征。结果表明,相同时间内的累积入渗量随KCl质量浓度的增加而增加,并且湿润锋的推进距离与累积入渗量之间具有较好的线性关系(R2>0.7)。Philip和Horton入渗模型的拟合效果要优于Green-Ampt模型和Kostiakov公式。     

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。     

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。     

用修正的Green-Ampt模型确定土壤入渗性能的速算方法

土壤入渗性能的确定对水文过程及其相关研究与应用具有重要的意义。该文在土壤入渗性能的水平土柱测量方法和Green-Ampt修正模型的基础上，推导出了Green-Ampt模型与修正模型之间的比例关系，进而提出了土壤入渗性能的速算模型。该计算模型在保证土壤入渗性能计算精度的前提下，计算过程较修正Green-Ampt模型有了很大的简化。将3种方法计算得到的土壤入渗率进行了比较，快速方法计算得到的土壤入渗性能与Green-Ampt修正模型计算得到的土壤入渗性能非常接近。在水量平衡原理的基础上得到3种方法计算结果误差分别为11.5%（Green-Ampt模型），0.66%（修正模型）和2.68%（快速计算模型）。表明快速计算方法具有很高的精度。新方法大大简化了修正模型的计算步骤。该文提出的土壤入渗性能速算法与水平土柱试验相结合，可以方便地应用于室内土壤入渗性能的测量，为水文循环/地表产流等相关研究提供便捷的土壤入渗性能计算工具。     

KCl溶液对土壤入渗及氯离子运移特性影响研究

为了研究不同质量浓度KCl溶液对土壤入渗及溶质运移特性的影响,将KCl溶液质量浓度分别设置为0、2、3、4、5、8和10g/L,基于一维土柱入渗试验,采用CXTFIT模型对Cl-运移特性进行拟合。结果表明,累积入渗量、湿润锋推进速度、入渗率、土壤的导水能力均随着KCl溶液质量浓度的增加而增加。Kostiakov模型、Philip模型对KCl溶液入渗具有良好的适应性,相同历时下的累积入渗量与湿润锋推进距离存在良好的线性关系(R2=0.912 9)。此外,CXTFIT模型能够较好的反应不同质量浓度KCl溶液下的Cl-的运移过程且质量浓度高的KCl溶液在土壤中的对流弥散速度大于质量浓度低的。