翻耙干扰下生物结皮对水分入渗及土壤侵蚀的影响

为改善生物结皮对土壤水分的负面影响,通过野外定位观测试验,从水分入渗、产流产沙两方面探讨黄土高原水蚀风蚀交错区生物结皮在3种翻耙强度下的水土保持效应。结果表明:(1)相比裸土,生物结皮对入渗和径流的表现形式并非单一的增加或减少,在雨季初期增渗减流,随雨季推进入渗减少,径流增加;(2)翻耙生物结皮促进入渗,减少径流。同裸地对照相比,轻度翻耙结皮增渗15.0%,减流22.6%,中度翻耙结皮增渗36.6%,减流29.3%,重度翻耙结皮增渗14.4%,减流9.6%;(3)翻耙生物结皮对泥沙量有显著影响。与裸地相比,轻度翻耙结皮减少泥沙量54.8%,中度翻耙结皮减少泥沙量45.5%,重度翻耙结皮减少泥沙量10.4%。综合考虑入渗和土壤侵蚀认为,轻度、中度翻耙生物结皮可以在不明显增加土壤侵蚀的前提下,促进入渗,减少径流,改善土壤水分状况。     

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。     

单坑变水头入渗条件下均质土壤水分运动的数值模拟

变水头入渗条件下的土壤水分运动是蓄水坑灌的基本理论问题。该文根据土壤水动力学的基本理论，分析了蓄水坑变水头入渗的复杂边界条件，并推导了其坑水位变化与坑壁变水头入渗关系的数学表达式，进而建立了蓄水坑灌单坑变水头入渗及土壤水分运动的数学模型。采用ADI交替方向隐式差分格式将土壤水分运动方程离散，用Gauess-Seidel迭代算法求解非线性差分方程，实现了单坑变水头条件下的土壤水分运动的数值模拟。实验验证表明，数值计算结果与实测值有着较好的一致性。     

循环率对一维间歇入渗土壤水、氮运移分布影响的室内试验

循环率r的大小直接影响间歇入渗土壤致密层的发育程度，进而影响其减小土壤入渗率和田面糙率的作用。该文在室内模拟了地下水位为70.00 cm的非饱和土壤、灌施条件下的垂直一维间歇入渗过程，重点研究了循环率对肥液(KNO₃溶液)间歇入渗的减渗性和土壤中入渗水、硝态氮的运移分布特性。结果表明，减小循环率可使肥液间歇入渗表土致密层发育更加成熟，减渗作用明显增强，同时入渗水分、硝态氮分布于更浅层土壤中，减弱土壤硝态氮的淋失趋势。     

ESP值和黏粒含量对土壤表面封闭作用的影响

降雨导致土壤表面结皮形成封闭是自然现象，它能降低土壤入渗，增加土表径流，导致土壤侵蚀。该文系统地研究了不同性质土壤表面的封闭作用过程，分别确定封闭过程中的物理机械作用和化学作用。试验采用了具有不同土壤交换性钠百分率(ESP)值(2、5、10、20)和黏粒含量(10％、20％、40％、60％)的4种土壤进行降雨模拟试验，通过土壤表面播撒磷石膏(PG)(2000 kg/hm²)和PG与聚丙烯酰胺(PAM)(PG 2000 kg/hm²+PAM 20 kg/hm²)混合物的处理，分别抑制了土壤的化学封闭和物理封闭，论述了ESP值和黏粒含量对土壤化学封闭和物理封闭作用的影响，结果表明：在高ESP值土壤中，化学封闭作用占土壤封闭的主导作用；低ESP值土壤中，土壤的物理封闭作用增大。当黏粒含量较低时，土壤物理封闭作用较低；当黏粒含量较大时，土壤物理封闭作用显著增大。     

妫水河流域不同植被覆盖条件下土壤入渗及模型的比较分析

 为恢复官厅水库库区植被提供科学依据,在官厅库区妫水河流域内延庆县大榆树镇上辛庄小流域试验区,进行了不同植被覆盖条件下的土壤积水入渗试验,并用4种入渗公式进行了拟合。通过分析比较,得出了不同植被覆盖条件下的土壤入渗规律,并对采用考斯恰可夫、Horton、通用经验公式以及Philip入渗模型时的适用性和准确性进行了评价。     

灌溉入渗条件下农田土壤水盐动态简化模型及应用

率先采用线性简化式 ,并引入优先流系数来表示计算土层下边界渗漏水流通量 ;然后导出了计算土层入渗前后土壤储水量变化公式 ,在此基础上又引入淋洗系数 ,导出了入渗前后土壤储盐量变化公式。通过对公式的讨论 ,提出了灌溉水矿化度临界方程 ,讨论了淋洗系数和优先流系数的物理意义和影响因素。本文所建模型简单适用 ,而且与田间实测灌溉水矿化度临界方程极其吻合 ,可为农田灌溉水矿化度的选择提供参考     

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。     

自动双环入渗仪设计与试验

为克服传统双环入渗仪的供水不稳定、读取和记录数据工作量大的问题,该文基于定水头法测量导水率的原理,设计了一种高效的自动双环入渗仪。该入渗仪采用非接触式电容感应液位传感器来监测内环和外环内的水位(精度1.5mm);将激光测距传感器(精度1mm)安装在圆柱形蓄水器的顶部,以连续自动监测供水量;高精度液位控制系统与电磁阀组合以保持恒定水头。通过理论分析,增大蓄水器中的液面与双环中的液面之间的压力差,可使自动双环入渗仪的初始供水速率远高于马氏瓶的初始供水速率。自动双环入渗仪的精度和可靠性试验于2019年7月至2019年10月在中国农业大学绿苑试验场进行,并进行了该自动双环入渗仪和传统双环入渗仪之间的比较。试验结果显示,在选定土壤的稳定入渗阶段,用马氏瓶测量的稳定入渗速率为0.068 5 cm/min,该自动双环入渗仪的稳定入渗速率为0.068 7 cm/min,自动双环入渗仪实测数据与Philip的理论入渗模型计算结果吻合(R20.99)。结果表明,该自动双环入渗仪的自动化测量结果可靠,对今后土壤水分入渗过程研究提供了更加高效的手段。