不同碎石含量及直径对土壤水分入渗过程的影响

由于成土原因或人类活动,一些土壤中含有不同含量及大小的碎石。碎石的存在改变了土壤的某些物理特性,入渗过程也因此受到影响。本研究采用定水头入渗试验装置,对7种不同碎石含量(0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%)及4种不同碎石直径(0.2~0.5cm,0.5~1.0 cm,1.0~3.0 cm,3.0~4.0 cm)的土壤水分入渗过程进行室内研究,旨在分析碎石含量及直径对土壤入渗过程的影响及其原因,为土石混合介质的研究提供一些理论基础。     

沼液负压蒸发浓缩装置的设计与试验

为了解决沼液浓缩过程中有效成分流失的问题,采用低温负压蒸发浓缩的方法,结合沼液的理化性质,对沼液负压蒸发浓缩装置的主体部分(蒸发罐)和辅助设备(冷凝器、循环液槽、真空泵)分别进行了参数设计计算和设备选型,并在自制20 L负压蒸发浓缩装置上进行了系列试验。试验结果表明:当温度低于80℃时,沼液的有机质含量基本不变,蒸发温度高于80℃之后,有机质含量明显下降,80~100℃的变化率为9.4%;随着温度的升高,氮磷钾含量不断下降,氮含量流失最大,最大变化率为13%。蒸发浓缩后的沼液中有机质和氮磷钾含量随真空度的增大而升高;随着真空度的升高,沼液的蒸发温度逐渐降低,蒸发量不断增大,绝对真空度为0.025 MPa时,最低蒸发温度为67℃,蒸发量最高能达到8 324 m L/(m2·h),蒸发率为28.75%;绝对真空度维持在0.04 MPa到0.05 MPa之间,温度在75~80℃时,蒸发量能达到7 700 m L/(m2·h),蒸发率为26%左右。     

降雨过程中碱性坡耕地土壤侵蚀的研究

坡地土壤侵蚀的治理是水土保持工作的主要任务之一。为了研究碱性坡耕地土壤在降雨过程中的入渗和侵蚀特性，该试验采用室内人工降雨模拟器方法对两种不同碱度的壤质黄土在不同坡度条件下的入渗和侵蚀进行了调查。试验土壤的可交换钠百分比(ESP)分别为2.8和52.0，土壤表面坡度为5%～25%。试验数据显示，在降雨过程中，土壤的入渗能力随ESP的减小或表面坡度的增大而增加，土壤的可侵蚀性随土壤ESP或表面坡度的增大而增加。两种ESP的土壤在各种表面坡度情况下的土壤累积侵蚀量随累积降雨量直线增加，并随土壤坡度的增大而增加。但当土壤坡度大于15%时，高ESP土壤的累积侵蚀量随土壤坡度的增加远大于低ESP土壤的增加。USLE经验公式较好地预测了低ESP土壤的坡度系数，但不能精确计算高ESP土壤的坡度系数。由于土壤细沟侵蚀的发生，WEPP模型低估了两种ESP壤在大坡度情况下的坡度系数。     

基于低场核磁和差示量热扫描的面条面团水分状态研究

为了解低水分面条面团中水分的存在状态,明确真空度及和面时间对水分状态的影响,该研究以3个小麦品种（济麦20、宁春4号、济麦22）磨制的面粉为材料,采用真空和面制作低水分面条面团（含水率35%）,采用低场核磁共振技术（LF-NMR,low-field nuclear magnetic resonance）和差示量热扫描（DSC,differential scanning calorimetry）2种技术,测定不同真空度（0、0.06、0.09 MPa）和搅拌时间（4、8、12 min）下面团中水分的形态和分布,并进一步分析2种技术测定水分形态结果的相关性。结果表明,在低水分面条面团中,水分主要以弱结合水形态存在。不同品种的小麦粉面团的水分形态及分布存在差异,强筋小麦粉（济麦20）制作面团的水分自由度较低。真空和面（0.06 MPa）可以促进水分与面筋蛋白的相互作用,降低面团中水分子流动性,促进水分结构化;而非真空或过高真空度均会导致面团中水分自由度增加。济麦20、济麦22小麦粉和面时间为8 min时,面团水分流动性较低;而宁春4号小麦粉面团在4 min时,水分自由度较低;继续搅拌,深层结合水减少、弱结合水增多。LF-NMR和DSC测得面团水分状态的结果具有一致性。LF-NMR测得的弱结合水峰面积百分比与DSC测得的可冻结水百分比具有相同的变化趋势（r=0.695）,且深层结合水峰面积百分比与非冻结水百分比具有相同的变化趋势（r=0.564）。研究结果为认识制面过程中水分的作用,优化和面工艺和调整产品特性提供参考。     

丘陵赤红壤降雨入渗产流模型及其变化特征

在分析南亚热带丘陵赤红壤降雨入渗和产流过程基础上 ,依据田间实测资料 ,建立了丘陵赤红壤降雨入渗产流数学模型 ,分析了南亚热带丘陵赤红壤地表径流的动态变化特征及其影响因素。结果表明 ,丘陵赤红壤区 ,4～ 9月每次降雨产生的径流量变化范围为 0 .2～ 5 1.0 4m m,径流率变化范围为 0 .5 6 %～ 47.5 8% ,10月至次年 3月一般不产生地表径流 ;地表径流量与降雨量拟合关系式为 R0 =0 .0 2 5 9.Pn1 .40 34 ,径流率与土壤表层初始含水量拟合关系式为 R′0 =9.8788W7.770 2 ,而降雨强度对径流量的影响要比降雨量、土壤表层初始含水量小得多。     

黄土区不同下垫面农田降雨入渗及产流关系的数值模拟

在野外试验的基础上，建立了二维农田降雨入渗及产流关系的数学模型，并用中国科学院长武县王东沟农业生态站不同下垫面径流小区实测土壤含水率及产流资料对该模型进行验证。结果显示：该模型对降雨过程中土壤入渗、产流以及雨后蒸发条件下土壤水分的模拟都有很高的精度，可以用于黄土区降雨入渗及产流关系的模拟。     

Effect of subcritical hydrophobicity in a sandy soil on water infiltration and mobile water content

Recent research shows that most soils are more or less water repellent. Already subcritical water repellency may cause incomplete soil wetting and preferential flow. Both processes potentially reduce the residence time of water and solutes in the vadose zone, resulting in an enhanced risk of groundwater contamination. The objective of the present paper is, therefore, to evaluate the impact of reduced soil wettability on the soil water infiltration rate and to investigate the tendency towards preferential flow with the analysis of the immobile water content in the infiltration zone. In november 2002, a field experiment was done in a coniferous forest, 30 km N of Hannover, Germany. Soil hydrophobicity was quantified by measuring the contact angles. The hydraulic conductivity of the podsolic sandy soil was measured depth‐dependent with a double‐ring tension infiltrometer in three soil horizons. To quantify possible preferential‐flow effects, a LiBr‐Tracer was added to the infiltrating water to evaluate the mobile water‐content fraction after infiltration. Additionally, infiltration rates of water were compared with infiltration rates of ethanol which were determined after water infiltration at the same locations. Results show that the actual water repellency of field‐moist soil was mainly subcritical (contact angle <90°). Water infiltration rates were reduced due to subcritical repellency by a factor of 3–170 compared with ethanol infiltration rates (exclusion of wetting effects). This spatially variable infiltration behavior was not clearly reflected neither by the small‐scale contact‐angle measurements nor by the analysis of the average immobile soil water content in the infiltration zone. We conclude that this specific infiltration behavior of water caused by small‐scale wettability effects may temporarily reduce the local connectivity of water‐flow pathways.     

黄土高原长历时土壤侵蚀暴雨标准初探

本文从黄土高原的降雨、径流、入渗、暴雨的实际情况及收集暴雨资料的需要出发,阐述了拟定长历时(60～1440min)土壤侵蚀暴雨标准的必要性和思路。根据这个思路,笔者在已拟定的短历时(5～60min)暴雨标准基础上,参考有关资料,拟定了长历时土壤侵蚀暴雨标准。     

肥液浓度对单膜孔入渗NO-3-N运移特性影响的室内试验研究

该文通过室内入渗试验，研究了不同浓度的单膜孔肥液入渗NO^-₃-N的分布特性。研究表明：不同浓度的膜孔肥液入渗土壤NO^-₃-N浓度的湿润锋运移距离与土壤水分运动的湿润锋一致；肥液浓度越大，相同入渗时间的NO^-₃-N浓度锋运移距离越大，土壤剖面NO^-₃-N浓度最大值越大，相同深度处土壤NO^-₃-N浓度也越大。肥液入渗土壤NO^-₃-N浓度分布特征与湿润体深度符合分段函数模型。供水入渗过程中，NO^-₃-N浓度锋运移距离和浓度最大值均随时间的延长而增大；再分布过程中，NO^-₃-N浓度锋运移距离继续增大，而NO^-₃-N浓度最大值逐渐减小。     

半干旱地区坡耕地渗水孔耕作法试验研究

定西地区属半干旱黄土丘陵沟壑区,农业生产发展缓慢的主要原因是干旱缺水和水土流失。经坡地田间聚流技术试验研究表明:渗水孔耕作法,不仅能增强天然降雨入渗,而且还能增加入渗深度,减少地表蒸发,提高了降雨利用率和水分利用效率,达到了保土、增收及合理利用水土资源的目的。