波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动数值模拟及试验

考虑到地下水浅埋对上层包气带水分分布造成一定影响,该研究结合波涌灌技术,对地下水浅埋下间歇入渗的土壤水分分布特征和运动规律进行了分析,建立了基于饱和-非饱和土壤条件下一维间歇入渗水分运动模型,根据试验实测资料采用Hydrus-1D软件反推土壤水分运动参数,并对入渗过程进行了模拟。在此基础上,确定了饱和导水率的估算模型。结果表明:所建参数估算模型较好地反映了饱和导水率与间歇周期数、循环率以及周期时间之间的相关关系,所建水分运动模型模拟值与实测值比较,累计入渗量、土壤含水率以及湿润体运移距离总体相关系数高于0.96,均方差在0.5以内,吻合度较高,能够较好地描述了地下水影响条件下波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动特征。该研究为波涌灌技术进一步发展奠定了科学基础。     

滴灌土壤湿润体影响因素的实验研究

在实验室内模拟研究了不同滴头流量、土壤初始含水率和容重条件下,粘壤土点源入渗土壤湿润体水平扩散半径和竖直入渗深度的变化规律。实验结果表明:初始含水率和容重对土壤湿润体特征值有较明显的影响;在供水量一定的条件下,滴头流量对点源积水入渗土壤湿润体特征值没有明显影响;湿润体形状和大小受灌水量的影响比受滴头流量的影响要大。另外对多滴头交汇入渗条件下湿润体特征值进行了初步研究,结果表明交界面处水分的水平扩散和竖直入渗速率大于点源下的入渗速率,随着入渗时间的延长湿润体的形状也逐渐由椭球体向平行于毛管的带状分布过渡     

红壤积水入渗及土壤水分再分布规律室内模拟试验研究

利用室内模拟土柱试验研究了红壤积水入渗及土壤水分再分布规律。结果表明:入渗过程中湿润锋距离、累积入渗量与时间的平方根呈线性关系,湿润锋运移速率与时间呈乘幂关系,而入渗率与时间平方根的倒数呈线性关系;再分布过程中,在隔绝蒸发条件下,土壤含水量随土层深度的增加而下降,同一深度土层含水量则随时间推移而下降。无论在隔绝蒸发还是在自然蒸发条件下,短期内土壤水吸力有随土层深度的增加呈先下降后升高的趋势,而同一深度土层水吸力则随时间的推移而升高;土壤初始含水量对水分的入渗及再分布有较大影响,初始含水量较低时,水分入渗较快,而水分再分布则较慢。     

神东矿区堆积弃土坡地入渗规律试验研究

选择了神东矿区内土壤类型一致、土壤初始含水率、坡度相似而弃土时间分别为2002～2003年、1996～1997年、1990～1991年的小区和原状土,以及弃土时间为1990～1991年、植被覆盖度相似的不同坡度及坡度、植被覆盖度相似而坡长不同的10个试验小区进行强度为2.0 mm/min人工降雨模拟试验。通过对各场降雨进行入渗率计算,获得10场入渗率变化曲线。结果表明,不同时间堆积弃土具有不同的稳定入渗率,新堆积坡地入渗率要明显高于原状土,达到稳定入渗时间要比原状土长。随着堆积时间的延长,稳定入渗率逐渐下降到原状土水平。坡度、坡长的变化影响弃土坡地入渗过程。坡度越大,产流越快、入渗过程越不稳定;坡长越长,产流越慢、入渗率变化越大。但在其它条件相似的情况下,坡度、坡长的改变对稳定入渗率的影响较小。     

北方城市利用绿地滞蓄汛雨的分析与研究

以雨水、绿地和硬化面为研究对象，根据不同降水重现期来分析不同比例集水面面积比例和不同下凹深度的绿地对雨水的入渗和产流系数，通过数据计算和分析，得出比较明显的结果，采用下凹式绿地对滞蓄和入渗雨水效果显著，雨水资源利用的潜力巨大。     

灌施连续与间歇入渗硝态氮运移与土壤含水量的关系

通过室内土壤灌施间歇入渗试验，研究了灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮的运移与分布特性，分析了硝态氮分布与土壤含水量的关系，并与灌施条件下土壤连续入渗进行了对比，为进一步研究施肥条件下波涌灌溉土壤间歇入渗溶质运移规律奠定了基础。     

长江三峡花岗岩区林地优先流影响因子分析

为了研究三峡地区花岗岩林地优先流影响因子，在长江三峡地区曲溪小流域内选定的实验坡面下部，垂直开挖了一个长度为2．9m、深度为2．60m的土壤剖面。在降雨过程中观察优先流过程，分析降雨对优先流的影响。同时对该地区的土壤物理性质和土壤渗透特性进行了测定，分析其对优先流的影响。分析结果表明，影响长江三峡花岗岩区优先流产流的降雨量在26mm（24h降雨量）以上。长江三峡库区的降雨可分为递减降雨型、均匀降雨型、突发降雨型及峰值降雨型4种类型，不同降雨类型对应的优先流过程都表现出相应的降雨过程特征。不同降雨类型的优先流出现时间也各有差异，峰值降雨型降雨产生的优先流出现时间最早，其次是突发降雨型、递减降雨型、均匀降雨型。当一场降雨中的最大降雨强度〉0．075mm／min时，就有可能产生优先流。非毛管孔隙比例较大的土壤中容易形成优先流。研究区林下土壤中粗颗粒含量呈现出由上层至下层逐渐增多的趋势。对于较深层次土壤来说，它们含有的较粗颗粒有利于优先流的形成。优先流的存在使距地表83～110cm土层中土壤稳渗速率较其他土层得以大幅度提高，土层内快速运动的水流又加速了优先流的形成与发展。     

鲁中花岗岩山区人工林土壤水分物理性质

在济南市南部山区圣泉寺林场内,以5种人工林为研究对象,对其土壤物理结构和土壤水分特征进行研究,以其为北方石质山区人工林的科学经营与抚育管理提供依据。结果表明:①各种林分的土壤密度、孔隙度和渗透速率等表征土壤水文物理性质的指标明显好于无林地,其中混交林好于纯林,刺楸纯林好于黄连木、栾树纯林。②在旱季和雨季,随着土壤深度的增加,大部分林地土壤含水量呈现递减趋势,其变动幅度小于无林地。③随着土壤深度的增加,各林地土壤饱和持水量逐渐减小;混交林表层土壤蓄水功能最好,其它林分各层次差异较小。混交林对水分的贮蓄和调节能力较强,但各林分供水性能差别不大。在涵养水源和水分有效性方面,混交林优于纯林,纯林中以刺楸大阔叶树种较好,栾树较差。建议在今后的森林经营中,首先考虑营造混交林分,林种组成以刺楸×黄连木较好;若营造纯林以刺楸林分较好。在现有林分的经营管理中,对黄连木和栾树纯林应注重对其地表植被和枯枝落叶层进行保护,对残次林分采取封山育林措施,有条件时尽量改造为混交林。     

圆盘入渗仪法测定不同利用方式土壤渗透性试验研究

介绍了一种田间定量测定土壤渗透性的新方法——圆盘入渗仪法。应用该法和双环法对黄土丘陵区土壤不同利用方式(果园、农地、灌木、草地、林地)下的土壤渗透性进行了对比研究，并对比分析了该方法的优缺点。结果表明：在该试验条件下，不同利用方式下土壤的孔性及渗透性有明显差别。土壤有效孔径以灌木地最大，为农地的5.7倍，果园的3.5倍；其次为林地和草地，为农地的4倍多，果园的2.5倍多。果园的最初入渗率最大，是林地的3倍，草地的5倍。稳定入渗率大小顺序为：果园>农地>灌木>草地>林地。灌木地的导水率是农地的1.5倍，是林地的3倍多；草地和果园的土壤导水率是农地的1.2倍，是林地的2.8倍。两种方法测定的入渗率结果具有显著的线性相关性。说明圆盘入渗仪法适合于黄土丘陵区各种利用类型土壤的入渗测定。     

Measurement of Fertilizer Leaching from the Root Zone Using an Automated Infiltration Soil Water Sampler in an Unsaturated Sandy Field

In sandy fields with vegetable cultivation, fertilizer leaching may occur and it should be well-controlled. The development of a direct soil water sampler is necessary to examine solute transport and fertilizer leaching in the vadose zone, since soil water reflects timely monitoring of data more accurately than groundwater. We developed a Suction-Controlled Flux Sampler to collect infiltration soil water in a sandy soil. In the present study, we monitored fertilizer leaching in an unsaturated sandy field during the rainy season, while evaluating the sampling performance of SCFS for the sampling of infiltration water. SCFS directly collected the infiltration water effectively over a period of several months in the sandy field and recorded the Water-Collecting Efficiency from 92 to 115% under various infiltration conditions during a period of 50 d. WCE was affected by the rainfall intensity as well as by previous rainfall, which enhanced WCE. The results obtained from the use of SCFS and several sensors demonstrated that the amount of leached water remained low as long as irrigation was applied according to the cultivation manual. However, an unexpected heavy rainfall event led to fertilizer leaching. The fertilizer leaching trend was effectively monitored by several sensors inserted into the soils, while detailed analysis of the components was performed after collection by using SCFS. Direct access to infiltration water enabled to examine the infiltration process and detailed variations in the amounts of discharged anions. The sensor-equipped monitoring system together with SCFS is suitable for precise management of fertilizer and irrigation application.