土壤侵蚀过程中坡面流水力学特性及侵蚀动力研究评述

土壤侵蚀动力过程是水流和土壤两者相互作用的复杂物理过程,而含沙水流是土壤侵蚀的主要动力,深入理解坡面流水力学特征及侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学规律的基础.本文从坡面流水力学特性及侵蚀动力,包括:流速、水深、流态、阻力规律以及坡面流的切应力、冲刷动力、运动能量等多方面对国内外关于土壤侵蚀动力过程研究进行了系统深入的评述,并探讨了研究中存在的问题,重点指出:坡面流作为三维、非恒定非均匀沿程变量流,流动形态千变万化,坡面状况较为复杂,其均匀流理论远不能真实反应自然界复杂地表状况下的水流水力学特性及其变化规律.开展复杂地表的水流运动过程、水力学参数变化规律及坡面侵蚀水动力过程研究是今后土壤侵蚀水动力学研究的重要方向,这对于深入了解土壤侵蚀水动力过程的内在机制、构建物理侵蚀模型具有重要的研究意义.     

坡面径流调控薄层水流水力学特性试验

为澄清复杂地表的水流运动过程、水流水力学参数受流量及地表状况的影响,该研究采用野外标准径流小区实地放水冲刷试验,研究了鱼鳞坑、苜蓿草地、秸秆覆盖不同径流调控措施的坡面薄层水流水动力学特性的变化规律,包括水流流速、水深、流态、阻力系数。研究结果表明：坡面薄层水流的平均流速与水深主要受流量控制,其二者之间呈现幂函数关系;地表状况与流量大小直接影响着坡面流态,对于裸地与鱼鳞坑坡面,流量较小时属于层流与缓流,在流量达到3.0 m3/h时,属于过渡流、紊流和急流;而苜蓿草地、秸秆覆盖坡面均属于层流和缓流;并提出复杂坡面的阻力系数由颗粒阻力、形态阻力、波阻力叠加而成,其大小主要受地表状况影响;阻力系数与土壤侵蚀率呈现良好对数关系。总之,坡面采取径流调控措施后,其地表抗侵蚀力和泥沙搬运的能力明显强于裸地,径流流速明显降低,水流流态明显平缓,水流受阻力显著增加。研究结果对于揭示不同径流调控措施对坡面拦泥蓄水、减流减沙及侵蚀动力学机制有着重要的理论基础和实践指导意义。     

干旱导致防护林衰退死亡研究进展

随着全球气候变暖,干旱已经成为防护林衰退死亡的重要原因,导致防护功能下降甚至丧失。目前,关于干旱造成树木死亡主要有三种假说,即水力学失败假说、碳饥饿假说和生物攻击假说。我国对防护林干旱致死的研究相对较少,应加强以下几方面的研究:(1)碳饥饿假说中树木死亡各种糖分临界值的研究;(2)防护林树种不同器官间碳水化合物转换迁移的变化规律研究及不同器官干旱致死的碳和水安全阈值;(3)加强对成年防护林树种干旱致死机制的研究。     

不同种植年限压砂地土壤水分吸渗特征与水力学参数

【目的】探究不同种植年限压砂地土壤水分吸渗特征及其水力学参数的变化,为恢复压砂地产能、提升区域生态功能及制定合理灌溉制度提供理论支撑。【方法】以宁夏中卫市不同种植年限（2,5,10,20,30和40 a）压砂地为研究对象,利用一维水平土柱吸渗试验,分析不同种植年限压砂地土壤湿润锋深度运移过程和累积入渗量变化规律,采用Philip和Green Ampt模型中吸渗率（S）、土壤水分扩散率（D）等参数分析土壤吸渗特征;采用Brooks-Corey模型计算土壤水分进气吸力（h_d）和水吸力（h）等水力学参数,进一步推求土壤水分特征曲线,并反演土壤饱和扩散率（D_s）和非饱和扩散率（D）。【结果】相同吸渗时间下,随着种植年限的增加,湿润锋深度、累积入渗量均呈减小趋势。随种植年限的增加,Philip模型中的S和Green-Ampt模型中的D均呈逐渐减小的趋势。Brooks-Corey模型中,与种植2 a压砂地相比,种植5,10,20,30和40 a压砂地土壤水分的h_d分别减小了1.22%,42.81%,46.37%,55.94%和64.97%,D_s分别减小了27.83%,68.54%,85.40%,90.57%和93.15%。在相同土壤含水率下,随着种植年限的增加,h和D均呈减小趋势。【结论】在水分吸渗过程中,随着种植年限的增加,压砂地土壤水分入渗能力及持水能力均明显减低。     

坡面流水力学参数的估算

径流流量、流速、水深以及地表坡度是水动力学特性的重要参数,且相互关系密切。采用水槽试验,研究分析了径流水深、流速与流量、坡度的相关关系。结果显示,径流流速随坡度和流量增加,呈幂函数形式递增,相关系数R2为0.92;水深随坡度的增加,呈线性递增趋势,随流量增加,呈幂函数递增趋势,其相关系数R2为0.98;对关系模型进行检验发现,它们都具有很好的估算效果。     

太湖地区典型水稻土水力学特征及土壤库容研究

针对气候变化条件下温度升高对土壤水分产生的影响,选择太湖地区典型水稻土——乌栅土作为研究对象,对其土壤的水力学特征及土壤库容进行了研究。结果表明：（1）影响乌栅土水分特征曲线的主要因素是容重与黏粒含量。饱和条件下和水吸力达到1.50×106 Pa时各土层的含水量（凋萎含水量）变化均表现为：耕作层〉犁底层〉潴育层〉潜育层。（2）乌栅土的有效水含量与容重和黏粒含量呈显著负相关关系,与孔隙度呈显著正相关关系。（3）在土壤的各种理化性质中,容重和总孔隙度是影响饱和导水率的主要因素,而毛管孔度与pH值为次要因素。（4）乌栅土耕作层总库容为91.48mm,有效水库容为22.02mm,滞洪库容为20.50mm,这种土壤具有良好的水分状况,既能保证太湖地区粮食作物的稳产高产,又具一定的蓄水调节功能。     

人工加糙床面薄层滚波流水力学特性试验

为了探求坡面薄层水流水力特性,从流体力学与泥沙运动学观点出发,研究均匀粗糙尺度床面（人工加糙粒径为0.380 mm）,5种不同坡度和17种单宽流量下坡面薄层水流水力学参数变化规律。结果表明：坡面薄层水流流态指数在0.33~0.43之间变化,水力关系可用流态指数综合反映;滚波流速随着流量增加逐渐增加,坡度对其影响较小;波长随着流量呈单驼峰形式变化,即先随流量的增加而增加,达到峰值后又减小,峰值对应的单宽流量为0.278 L/(s·m);滚波频率随流程的增加逐渐衰减,同时随着单宽流量的增加,平均衰减系数增大;试验条件下层流失稳产生的临界弗劳德数在0.64左右,紊流失稳临界弗劳德数在2.13左右。     

不同苹果矮化砧木导水特性与水通道蛋白基因表达对干旱胁迫的响应

研究苹果不同矮化砧木水力学特性与水通道蛋白基因表达对干旱胁迫的响应,以探讨干旱条件下苹果矮化砧木的水力学机制。以不同苹果矮化砧木自根苗M9、M26、MM106、GM256、SH6为试材,测定在干旱胁迫条件下,苹果矮化砧木叶片水势、光合作用相关参数、水力学特性参数,并采用荧光定量PCR的方法,对不同苹果矮化砧木叶片和根系中水通道蛋白基因PIPs(MpPIP1;1、MpPIP2;1)转录水平相对表达量进行测定。结果表明,水分亏缺下,5种苹果矮化砧木的叶片水势和对照相比均显著降低。净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2摩尔分数(Ci)均出现下降。干旱胁迫下,5种苹果矮化砧木根系水力学导度均降低,但是水分处理间差异不显著。水通道蛋白基因MpPIP1;1、MpPIP2;1在5种苹果矮化砧木根系和叶片中的表达具有器官和组织特异性,MpPIP1;1、MpPIP2;1在各苹果矮化砧木根系中转录水平表达量均高于叶片。水通道蛋白PIPs(MpPIP1;1、MpPIP2;1)转录水平的表达对水分亏缺的响应在5种苹果矮化砧木间差异很大,干旱胁迫诱导后,水通道蛋白PIPs(MpPIP1;1、MpPIP2;1)既有表达上调,也有表达下调。MM106根系水力学导度和其他砧木相比,水分处理间差异最小,可能与干旱胁迫条件下PIPs(MpPIP1;1、MpPIP2;1)在MM106砧木根系中表达量较高相关联。水通道蛋白基因PIPs经干旱胁迫诱导后,在不同苹果矮化砧木品种中具有不同的表达模式。水分亏缺条件下,水通道蛋白基因PIPs在苹果矮化砧木水分运输、细胞水分的保持和维持适当的叶片水势以及光合作用中的积极作用,有助于提高苹果矮化砧木对水分胁迫的耐受性。     

滴灌双向流流道灌水器水力特性分析

滴灌双向流流道是一种新型滴灌灌水器流道。为了研究流道结构参数对水力特性的影响,分别以流态指数和流量系数为评价指标,取流道的9个主要结构参数为因素,采用均匀试验设计的方法,安排了12组试验方案。根据试验结果,应用多元回归计算方法,分别建立了流态指数和流量系数与9个结构参数之间的量化关系式,其相关系数分别为0.999和0.998,同时还用另外一组结构参数的试验方案验证了建立的量化关系式。T检验结果显示,9个主要结构参数对流态指数的影响均较显著,而V字形挡水件的张角α对其影响最大;出口宽度a、八字形分水件张角β对流量系数的影响较显著,而出口宽度a对其影响最大,为双向流流道的设计提供了参考。初步研究表明双向流流道的流态指数在0.40~0.47之间,其水力性能优良,结构简单,有一定应用前景。     

论水力学与水文学测流方法的互补性

论水力学与水文学测流方法的互补性李荩花，李日渺，回荣德（武汉水利电力大学４３００７２）关键词水力学，水文学，流量１试验基本情况１．１明槽矩形明槽宽度Ｂ＝２９．５ｃｍ，水深Ｈ＝１９．８２ｃｍ。１．２三角形量水堰零点读数＝１１．２７ｃｍ，堰上水位读数３０...