土壤·作物与水的关系

这是一个新开的栏目,其目的是为了使广大会员系统了解各分支学科的发展现状与理论体系、研究内容、方法,以学到更多知识,开拓视野与思路,提高素质,掌握更多信息与方法,搞好科研与教学工作。由于初办,没有经验,写作深度、广度、水平是否适合要求,诚愿广大读者提出宝贵意见。本刊自今年第1期起,每期刊出一讲,每讲均为一完整的内容。1995年各期初步安排是:第1期“农业建设项目与科学决策”;第2期“土壤·作物与水的关系”;第3期“农产品加工工程新技术”;第4期“农业生物环境工程学—设施园艺工程”。本栏目是为广大会员而办,更望得到大家的关心与支持,尤其欢迎积极主动赐稿,以使该栏目办得充实,有效。     

土壤抗压强度的试验研究

通过对土壤的无侧限抗压强度的试验研究，认为土壤容重与含水率是影响抗压强度的主要因素。分别确定了抗压强度与土壤容重、土壤含水率之间的关系，从土壤抗压强度的微观机理分析了它们之间的关系与作用，建立了土壤抗压强度—容重—含水率的数学模型。     

HEC和AAM添加剂对提高黄土集流效率的试验研究

基于西北地区黄土资源丰富、地形复杂、外源材料运输困难的实际状况，提出将HEC(High Strength and Water Stability Earth Consolidator)和AAM(Active Aluminate Mixture)材料添加剂与黄土混掺，以期提高其集流效率。通过室内人工降雨模拟试验，探讨了典型黄土与HEC和AAM材料添加剂分别混掺后集流效率和性能的变化过程。同时，对照其它几种集雨材料，对不同雨强、雨量及坡度下的起流历时、集流效率和材料性能进行了比较。结果表明：黄土与HEC和AAM添加剂混掺后形成的黄土复合集流材料具有较强的抗拉、抗压能力，不同雨强和雨量等级范围均具有较高的集流效率(＞78%)，已达到混凝土的集流效果，其成本仅为混凝土的1/3～1/2。     

基于虚拟仪器技术的光电式坡面径流流速测量系统

在水土流失研究中，坡面径流流速是径流计算、土壤侵蚀预报中不可缺少的水动力参数。目前尚没有广泛应用的测量径流流速的仪器，该研究从两相流理论出发，基于相关流速测量理论，采用Lab VIEW虚拟仪器开发平台，研制了一套径流流速在线测量系统，包括红外光电传感器、信号调理电路、PCI-6040E数据采集卡以及使用Lab VIEW开发的相关测量软件等。采用室内模拟水槽试验，结果表明，该测量系统适用的泥沙含量范围为0～250 kg/m³，以染料示踪法测得流速作为标准值进行标定试验，系统最大相对误差为4.14%；基于相关流速理论所建立的虚拟仪器系统测量坡面径流流速是可行的。     

黄绵土坡面细沟侵蚀剥蚀能力试验

为研究黄土坡面细沟侵蚀规律,探究水流剥蚀能力的室内测算方法,以黄绵土为研究对象,设置2,4,6,8 L/min 4个流量,5°,10°,15°,20°4个坡度,土槽长度为12 m,进行室内径流冲刷试验,得到黄绵土坡面细沟侵蚀的临界沟长和输沙能力,基于二者之间的函数关系,推导出剥蚀能力的计算公式,以此研究不同试验条件下临界沟长、输沙能力和剥蚀能力的变化规律,并验证方法的准确性。结果表明：在设计水力工况条件下,黄绵土坡面细沟侵蚀的临界沟长的变化范围在5.33～11.12 m,且临界沟长随流量和坡度的增加而缩短;输沙能力随流量和坡度的增大而增大;剥蚀能力与流量之间存在明显的线性关系,与坡度之间存在较好的对数关系。试验方法与其他方法相比,操作便捷、结果吻合度高,能较好地确定黄土区细沟侵蚀的剥蚀能力。研究结果可进一步完善黄土坡面细沟侵蚀理论。     

降水和水土保持对黄土区流域水沙关系的影响

流域水沙关系对降水量变化和水土保持的响应可为水土保持效益评价提供科学依据。根据黄土丘陵沟壑区第三副区典型小流域桥子东沟和桥子西沟1987—2010年的水文泥沙数据,用Mann-Kendall法检验流域年降水量和水沙变化趋势,采用双累积曲线法分析径流量和输沙量之间的关系,探讨降水量变化和水土保持措施对流域水沙关系的影响。结果显示,年降水量和水沙变化趋势基本一致,降水量是流域产流和输沙的主要影响因素。桥子东沟在1987—2006年和桥子西沟在1987—2010年时期的年单位径流输沙量没有发生显著变化,表明降水量变化、坡面工程措施和植被措施对流域水沙关系没有显著影响;桥子东沟在2007—2010年期间的年单位径流输沙量显著减小,表明流域水沙关系发生显著改变,这是由于2006年建设的淤地坝通过拦蓄径流泥沙和减少下游沟道侵蚀,导致流域减沙比例大于减水比例。     

近红外土壤含水率传感器设计与试验

设计了一种适用于快速测量土壤含水率的近红外传感器。发光二极管(LED)作为传感器的光源,中心波长为1 940 nm的光为测量光,1 800 nm为参考光,土壤含水率对这2个波长的光有不同的吸收特性。光源发出的光照射到土壤表面,经反射后进入光电转换器,将光信号转换为电信号,送至两级放大电路、模数转换器(A/D)、显示和存储设备,输出的反射光强与土壤含水率存在一定的关系。仪器性能试验表明:光源传感器到土壤表面的距离对采集信号的强度有一定影响,根据传感器的结构,可以选择一定的距离使反射信号的强度和稳定性最好。两波长光的反射光强随着土壤粒径的增大而减小;土壤含水率与相对吸收深度之间具有很好的线性相关性,回归分析的决定系数为0.863。     

纤维水泥土抗拉强度的试验研究

采用在水泥土中掺入纤维的方法获得了比水泥土抗拉强度和韧性更高的纤维水泥土。通过正交试验,建立了关于纤维水泥土抗拉强度与纤维掺量、长度间的数学关系。分析表明纤维水泥土抗拉强度随着纤维掺量和长度的增加而增加,且纤维掺量对纤维水泥土抗拉强度的影响比纤维长度的影响更大。     

玻璃纤维对水泥土抗压和抗拉强度的影响

分析了玻璃纤维长度和掺入量对水泥土抗压和抗拉强度和影响机理,试验结果表明,在考察范围内水泥土的强度随着玻璃纤维长度和掺入量的增加而增大,且玻璃纤维掺量对水泥土抗拉强度的影响比抗压强度更显著,但当玻璃纤维掺入量超过一定限度时,水泥土的强度反而会降低。     

降雨及聚丙烯酰胺(PAM)作用下土壤的封闭结皮的形成

封闭、结皮是土壤表面水土相互作用的结果 ,能显著减少土壤入渗、降低水资源的利用率 ,还增加地表径流并导致土壤侵蚀。为深入理解封闭的作用过程和结皮的形成 ,利用ＰＡＭ能缓解封闭作用并抑制结皮形成的特性 ,进行了一系列的人工降雨模拟试验。试验设计采用 3个雨强 ( 50ｍｍ