华北地区平原水库重塑粉质黏土渗透性的探究

影响重塑细粒土渗透系数测定的因素之一是土样的制备。以华北地区某平原水库粉质黏土为研究对象,通过变水头试验和压汞实验,研究制备试样的固结时间和渗流起始水头对水工建筑物建筑材料渗透性和孔隙的影响。结果表明:制备试样的固结时间对渗透系数的影响更显著,固结8 h的渗透系数是24 h的3.8倍;起始水头对渗透系数的影响不超过2倍;固结时间越短,渗透系数受水头的影响越大;对重塑粉质黏土,以至少固结10 h且起始水头为100 cm为宜;固结使大孔隙(>40μm)减小为小孔隙(<10μm),土中的孔隙趋于均匀;对渗透性起决定性作用的是10~40μm的孔隙含量,随其增多,渗透性增大。结论对重塑细粒土渗透系数的测定和工程中渗透性的应用有借鉴意义。     

基于CT扫描的滨海土壤孔隙空间网络表征与渗流模拟

以江苏省沿海地区不同围垦区剖面土层原状土样为研究对象,基于CT扫描技术,通过构建孔隙网络模型,对土壤孔隙分布及其拓扑关系进行定量表征,统计分析了土壤孔喉参数,包括孔径分布、配位数、喉道半径及喉道长度;运用提取的孔隙网络实现土壤中单相水的渗流模拟,分析土壤的绝对渗透系数（饱和导水率）及其主要影响因素。结果表明,围垦活动对改良土壤孔隙活动起到积极作用,随围垦年限的增加,连通孔隙的半径范围、平均配位数、喉道半径趋于增大,喉道长度趋于减小;浅层土壤的孔隙结构较为良好。单相水模拟中,模拟计算的土壤绝对渗透系数和试验测定的饱和导水率结果吻合度较好,呈现出一致的变化规律。灰色关联度显示喉道半径对土壤渗透性能的影响最大。     

“改排为蓄”和“覆沙改良”整治前后盐碱地微观结构研究

【目的】从微观层面研究不同治理措施整治前后盐碱土结构变化,土壤结构与土壤性质相互作用,微结构变化对土壤性质的改善作用。【方法】对渭南市富平县褚原村"对流弥散"和"覆沙改良"试验小区的原状土进行采集,采用扫描电镜及能谱仪对采取"改排为蓄"和"覆沙改良"法整治前后的盐碱土进行微观形貌观测和元素组成分析。【结果】整治前盐碱土板结较严重,孔隙结构差,经淡水洗盐并经合理蓄水处理后的盐碱土颗粒变小,结构上呈片层状,利于水盐向下运移并有利于阻止返盐,"覆沙改良"法随着覆沙厚度的增加(5～15 cm),非毛管孔隙增多,土壤孔隙结构逐渐改善。【结论】对比"改排为蓄"和"覆沙改良"法整治后盐碱土微结构,"覆沙改良"法使土壤结构发生的变化较大。     

西南喀斯特地区土壤饱和导水率及其影响因素研究

通过对西南喀斯特地区典型土壤的饱和导水率的分析,研究了喀斯特地区不同植被退化类型下土壤的饱和导水率及其影响因素。结果表明,西南喀斯特地区不同植被退化类型下土壤的饱和导水率存在着明显的差异,原状土表层饱和导水率在27.2×10-4~50.8×10-4cm/s之间,一般未经人为干扰的原始森林土壤饱和导水率>人为干扰形成的灌丛土壤>农业用地;在土壤剖面中自上而下饱和导水率明显降低;扰动土壤表层饱和导水率在0.27×10-4~1.53×10-4cm/s之间,明显低于原状土壤,仅为原状土壤的0.9%~3.0%。喀斯特地区影响土壤饱和导水率的主要因素有土壤容重、土壤孔隙度、土壤有机质含量、土壤质地等。主成分分析结果表明,影响原状土饱和导水率的主要因素为土壤质地和土壤孔性,而土壤孔性是影响扰动土壤导水率的主导因素。     

太湖地区主要水稻土的饱和导水率及其影响因素研究

主要研究了太湖地区3种主要水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重、土壤团聚度、土壤结构系数等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响。结果表明:原状土的饱和导水率变化于5.16×10-4~11.62×10-4cm/s之间,扰动土饱和导水率变化于0.76×10-4~3.31×10-4cm/s之间;同一水稻土的剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率均与土壤的各项主要物理性质之间都存在着一定的相关性。影响原状土饱和导水率的因素主要是土壤容重、团聚度、结构系数和有机质等,而不同类型的土壤饱和导水率之间相差较大。影响扰动土饱和导水率的因素除了容重、团聚度、结构系数和有机质外,还有土壤的质地(即粘粒含量)。为进一步探讨太湖地区土壤水分的合理利用与管理、环境的治理和农业的持续发展提供了参考的依据。     

农田大孔隙对土壤水运动和溶质运移的影响研究

通过农场原状土和回填土试验地块比较试验 ,研究了天然土壤中的大孔隙对水分和溶质在土壤中迁移的影响。运用水分及污染物耦合数值计算模型 ,分别模拟计算了水分及保守性污染物质在原状土和回填土中的迁移规律 ,模型参数反映二试验地块不同土壤结构特征 ,数值计算成果得到了试验资料的验证     

红壤地区典型农田土壤饱和导水率及其影响因素研究

研究了湖南祁阳红壤地区旱地、水田的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响状况。结果表明:原状土的饱和导水率变化于44.8×10-4~1.94×10-4cm/s之间,扰动土的饱和导水率变化于2.59×10-4~1.09×10-4cm/s之间;同一水稻土剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率与土壤的主要物理性质之间存在着一定的相关性。通过SPSS统计软件分析显示,土壤容重是影响饱和导水率的最主要因素,而其它如有机质含量和粘粒含量等因素也有着一定的影响。     

内陆浅层咸水区水动力参数变异过程试验研究

选取鲁北平原区浅层粉土、浅层咸水和大气降水为供试材料,进行室内雨水-咸水驱替试验,研究驱替过程中的含水介质渗透性变化特征,探讨内陆浅层咸水区水动力、水文地球化学过程对水文地质参数变异影响。试验结果表明:雨水驱替咸水饱和土柱过程中,盐分突变,渗透系数由开始的6.49×10-4 cm/s最终降至2.28×10-4 cm/s,并维持相对稳定;第188d后,咸水再次驱替土柱,且完全穿透土柱后,含水介质孔隙度由开始的43.02%大约降至39.73%;在雨水驱替过程中,水温变化对渗透系数波动性变化的影响较为显著。研究认为,内陆咸水区含水介质黏土矿物含量高,黏粒大量膨胀和释放、扩散及Ca/Mg-Na的离子交换作用引起孔隙度降低是造成含水介质的渗透性下降的主因,咸雨水驱替过程中渗透性的变化具有不可逆性。含水介质水文地质参数的变异对于内陆浅层咸水形成和演化有重要影响。     

振动深松耕作对不同类型土壤水分特征曲线影响研究

为了探讨振动深松耕作措施对不同类型土壤的水分特征曲线的影响,利用吸力平板仪和压力膜仪对黑龙江省5种典型土壤,即黑土、黑钙土、水稻土、苏打盐碱土、沙土进行了测定。得到振动深松区和对照区的原状土壤在脱湿过程中不同吸力下的土壤含水率,并利用van Genuchten数学模型对5种土壤的水分特征曲线的实测值进行数值拟合,对比研究了5种土壤水分特征曲线及模型拟合参数、土壤当量孔径、土壤水分有效性及比水容量的变化。结果表明,振动深松前后土壤水分特征曲线差异显著。同一吸力下,深松区土壤含水率高于对照区,振动深松显著提高了土壤的有效供水能力,其中效果最佳的是苏打盐碱土和黑土。振动深松通过改善土壤结构,调整了孔隙孔径的比例,进而提高了土体的有效供水能力。     

大孔隙对土壤水分特征曲线的影响

土壤大孔隙是普遍存在的现象 ,并非例外 ,它对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响。分别从原状土区和回填土区随机取若干土样 ,采用离心机法测得了原状土和回填土的水分特征曲线 ,比较原状土和回填土土壤水分特征曲线的参数 ,分析了土壤中大孔隙的存在对土壤水分曲线中各参数的影响。指出在进行土壤中水及溶质运移研究中 ,必须考虑大孔隙的影响。     

原状盐渍土不同盐分含量对土壤水分特征曲线的影响

为探究原状盐渍土不同盐分含量对土壤水分特征曲线的影响,选用无、轻度和重度盐渍化地块土样测定其土壤水分特征曲线,采用van Genuchten-Mualem模型对无、轻度和重度盐渍化土壤土-水曲线及参数进行拟合分析,并分析不同盐分含量对累积当量孔径分布和土壤水分常数的影响.结果表明:原状盐渍土土壤水分特征曲线主要受盐分含量的影响,轻度盐渍化下的含盐量增加土壤持水性,但重度盐渍化下土壤中的含盐量则减小了土壤持水性;van Genuchten-Mualem模型的参数n值随原状盐渍土盐分含量的增加先减小后增大,而进气值倒数α值则呈减小趋势;VG模型对于YZ1和YZ3地块60 cm土层土壤土水-曲线拟合精度高于YZ2地块;轻度盐渍化土壤较无盐渍化土壤40 cm、60 cm深度的极微孔隙和微孔隙占总孔隙的比例分别增加11.75％和19.25％,田间持水率分别增大32.6％、28.8％;随土壤深度增加,重度盐渍化土壤较无盐渍化土壤的极微孔隙和微孔隙占总孔隙的比例分别减小28.08％、40.61％和21.64％,田间持水率分别减小34.4％、34.1％和6.5％.研究可为盐渍土的预防和改良提供一定的理论依据.     

大孔隙对土壤比水容重及非饱和导水率影响的实验研究

以南京市栖霞区东阳镇的粉砂壤土为例,用土壤水分特征曲线(van Genuchten模型)拟合包含大孔隙原状土、不包含大孔隙扰动土的实测数据,得到了模型参数,进而得到比水容重和非饱和导水率与土壤含水量之间关系的表达式,在此基础上对比分析了原状土与扰动土水分运动参数之间的异同,并着重分析了土壤大孔隙对其影响。结果表明,受土壤大孔隙的影响,在同一含水量的情况下,扰动土的比水容重比原状土大1～2个数量级,并且随着吸力的增大,二者的差值逐渐减小;扰动土的非饱和导水率小于原状土,最大可相差2～3个数量级。     

温室分层土壤条件下滴头流量和间距对湿润体的影响

基于温室田间土壤大多容重分层和不均匀的特点,进行了原状分层、分层筛分均质和筛分均质3种土壤对湿润体影响的对比研究。试验地土壤为粉土(中国制分类),原状分层和分层筛分均质土壤0~20 cm容重为1.44 g/cm3,20~40 cm为1.63 g/cm3,40~60 cm为1.55 g/cm3,筛分均质土壤采用0~60 cm平均容重1.54 g/cm3。滴头流量设2.7 L/h和1.4 L/h二种,滴头间距有30,50,70,100 cm四种,采用剖面法观测土壤含水率和湿润体发展。试验结果表明:①湿润体在现场原状分层土壤、分层均质和均质土壤中有很大的区别,分层筛分均质和筛分均质土壤中均为碗状原状,而分层土壤的湿润体形状在灌水量较小时为碗状,随灌水时间的延长,其形状逐渐变为椭柱体;②土壤容重分层情况对湿润锋的运移影响很大,分层土壤由于20~40 cm容重较大纵向湿润锋发展缓慢,灌水历时8 h时最大纵向湿润锋分别为27 cm和25 cm,且原状分层土壤灌水量较大时出现0 cm深度处横向湿润锋小于-7~-13 cm深度处湿润锋现象;而筛分均质土壤中纵向湿润锋明显大于分层土壤,灌水历时8 h时最大纵向湿润锋为32 cm;③原状分层土壤湿润体内平均含水率高于分层筛分均质和筛分均质土壤,但各组均高于田持,土壤含水率均匀度均在82%以上。基于这种结果,建议设计湿润比应根据温室土壤特点和设计灌水量进行现场测试确定,这样更符合实际情况。     

基于孔压静力触探的心墙黏土水平渗透系数测定方法研究

为了提出一种准确快速的土石坝心墙黏土渗透系数测定方法,基于孔压静力触探建立了渗透水流的椭球形水平渗流模型,该模型可以较好的适用于夯实土体的水平向渗透系数评估。首先回顾了前人基于孔压静力触探测算土体渗透系数的研究成果,再从实际角度出发,分析推导了探头贯入土体产生超静孔隙水压力分布的力学模型,与实测数据对比后认为超静孔隙水压力负指数函数分布形式具有一定准确性。然后推导了基于椭球形水平向渗流模型的渗透系数评估方法。经工程实例验证,本文方法从理论和计算精度等方面对前人方法进行了完善,具有较好的工程应用前景。     

不同种植年限蔬菜地土壤导水性能及影响因素

对天津市蔬菜基地种植15年以上、10年以上、5年以上和未种植过蔬菜的土壤进行分析,结果表明,土壤容重和孔隙度的演变在各项理化性质中占主导地位。蔬菜地土壤容重、有机质含量随着种植年限的延长而增加;土壤孔隙度和微团聚体含量随着种植年限的增加逐渐降低。原状土壤饱和导水率变化范围为58.72×10-4~86.65×10-4cm/s,随着种植年限的延长田间土壤导水性能降低;扰动土壤饱和导水率变化范围为0.57×10-4~2.07×10-4cm/s,随着种植年限的延长而相对降低。该结果可为天津地区种植年限较长的蔬菜地土壤,特别是耕作层土壤结构改善及水分的有效利用提供参考。     

黄淮海平原主要土壤水力参数的研究

通过对黄淮海平原 3种主要土壤饱和导水率的研究 ,结果表明 :3种土壤的饱和导水率在 5 .95×1 0 - 6 ～ 1 .0 8× 1 0 - 2 cm/ s之间变化 ,并随着土壤剖面深度的增加呈现出上土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势 ;扰动土与原状土的饱和导水率差异较大 ,达到极显著水平 ;土壤容重、孔隙度、有机质含量、粘粒含量和全盐含量等均对土壤饱和导水率有一定的影响。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况 ,对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率在农业工程上有参考价值。     

松嫩平原盐碱土集成治理技术的研究

松嫩平原土壤盐碱化问题及其不断扩大的趋势已严重影响地方经济与生态建设的可持续发展,通过对松嫩平原盐碱土特征的具体分析,采用振动深松技术与生物生化盐碱地改良技术优化、组合,形成了适于松嫩平原地区盐碱土改良的集成技术模式。该模式的运用改善了土壤结构,使土壤物理、化学指标发生良性化改变,提高了牧草产量,恢复了盐碱草地的生态环境。     

长期免耕对不同土层土壤结构与有机碳分布的影响

为探明长期翻耕与免耕条件下不同土层深度土壤结构稳定性及其有机碳分布特征,在长期定位试验中分层(0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm)采集免耕和常规耕作处理下混合土样和原状土样进行土壤结构与有机碳的测定,结果表明:(1)随着土层的加深,0.5~2.0 mm和大于2.0 mm粒级团聚体含量表现为逐渐降低的趋势,而其他粒级团聚体含量呈增加趋势。免耕更利于提高大粒级团聚体(0.5 mm)的含量,且土壤结构的稳定性显著提高,其作用深度在50 cm以上。(2)随着土层的加深,土壤总有机碳和活性有机碳均表现为先增加后降低再趋于稳定的趋势。免耕处理在0~80 cm土层的土壤总有机碳和活性有机碳均高于常规耕作处理。(3)随着土层的加深,不同粒级团聚体总有机碳含量呈降低趋势,大粒级团聚体中含有较高的有机碳。免耕更利于0~40 cm土层不同粒级团聚体总有机碳含量的提高。随着土壤团聚体粒级的降低,土壤活性有机碳含量呈降低趋势。与常规耕作相比,除0.053~0.250 mm粒级团聚体外,免耕提高了0~20 cm土层各粒级团聚体中活性有机碳含量。(4)随着土层的加深,各粒级团聚体中有机碳对土壤总有机碳的贡献率表现为先降低后增加再降低的趋势。不同粒级团聚体中,大于2.0 mm和小于0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率在0~100 cm土层均低于其他粒级团聚体。在0~20 cm、30~40 cm和90~100 cm土层,免耕处理各粒级团聚体有机碳累积贡献率均高于常规耕作。     

层状红壤水分入渗特征试验与模拟

认识土壤结构对土壤水分运移影响是提高土壤水分利用效率和控制面源污染的重要基础.以容重为1.35和1.55 g/cm³的均质土及其组成的上松下紧层状土壤结构为对象,采用室内土柱恒定水头水分入渗试验和模型模拟相结合的方法,分析不同土层结构的水分入渗过程及水分再分布特征.结果表明,上松下紧的层状土壤积水入渗速率过程可明显分为上层入渗阶段和下层入渗阶段; 与均质土相比,层状土轻微降低了上层的入渗速率和提高了下层初始速率,但对下层的稳定入渗率影响不大.层状土壤可显著提高上层土壤含水量,且水分再分配过程在界面处发生了突变.采用HYDRUS-1D模型模拟层状土壤入渗水分再分布,直接组合均质的土壤水力参数模拟效果较差,需要对进气吸力进行参数优化.研究成果可为红壤地区土壤水分管理和污染防治提供理论支撑.     

“多维立体排水”技术在渍水农田治理中的应用

【目的】解决地势低洼地区田间排水不畅的问题。【方法】提出了对低洼农田土体进行重构,自下而上构建透水层、过滤层、客土层,替换原来土质黏重的土体,设置透水沟壁与客土区透水层相连的"多维立体排水"技术。基于渗透原理,对重构前土体、重构后土体及排水沟透水沟壁的渗透性能进行了分析计算。【结果】应用"多维立体排水"技术后土层渗流量由原来的5.50×10-8~1.60×10-7m3/s提高到1.10×10-5~3.20×10-5m3/s,农沟侧壁渗透量为8.89×10-3~3.56×10-2m3/s,大于透水层渗透量1.10×10-5~3.20×10-5m3/s。【结论】"多维立体排水"技术通过重构土体提高土体的通透性,田间地表水及地下水能够通过透水层及农沟侧壁透水通道快速排除。