土壤容重对红壤水分垂直入渗特性的影响

为分析红壤地区土壤容重对水分入渗的影响并将其应用于指导灌溉生产,以江西红壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对红壤中水分垂直运动规律影响.结果表明:在同一时刻湿润锋、累积入渗量、入渗率均随土壤容重的增大而减小,时间对湿润锋运移及累积入渗量影响程度相比于土壤容重较高,湿润锋与累积入渗量呈线性关系;入渗初期土壤容重对入渗率影响程度较高,随着入渗的进行其影响程度逐渐减小;饱和导水率与土壤容重呈负幂函数关系,Green-Ampt模型与Philip模型中饱和导水率模拟值在土壤容重大于1.30 g/cm3时相对误差小于9.62%,计算精度较高;再分布过程中,土壤容重越大,同一土层高度上土壤含水量越小,0~50 cm土层中土壤含水量随再分布时间增大而明显减小,土壤容重对含水量影响具有统计学意义(P0.05),50~70 cm土层中土壤容重对其变化影响不具有统计学意义.该研究成果可为红壤地区农作物的灌溉提供理论支撑.     

不同泥沙级配浑水灌溉下土壤水分增长特性及成因分析

通过在测坑中开展灌溉条件下2种含沙量4种泥沙级配组合下的浑水灌溉入渗试验,发现泥沙级配对土壤水分增长过程的影响显著:泥沙级配越细,相同灌溉入渗历时的累积入渗量和土壤含水量增加量越小,与清水灌溉试验结果的差异性越大。土壤含水量的增长过程与累积入渗量变化过程均符合指数为正的幂函数关系,说明土壤含水量的增长过程是灌水量在土壤中的分配过程;累积入渗量的变化过程反映了作为整体——测坑土壤含水量的增加过程,某一时刻的累积入渗量是灌溉过程中同时刻不同深度土壤含水量的变化量的叠加。针对泥沙级配作用下土壤水分的增长特性,其成因在于浑水灌溉时土壤表面形成的沉积层,含沙量越大,泥沙级配越细,沉积层越密实,水分通过空隙所受的阻力越大,导致土壤水分增长越缓慢。     

毛细节水灌溉条件下蔗区土壤水分运移规律研究

毛细节水灌溉作为一种类似滴灌的新型灌溉技术逐渐得到关注。在室内模拟了毛细管水分在蔗区沙土、壤土和黏土中的运移情况。通过室内试验和HYDRUS-3D建模分析表明:土壤类型对土壤各方向入渗有明显的影响,水分运移速度和土壤各方向湿润范围顺序为:沙土壤土黏土;3种土壤含水率等值线变化规律基本一致,同样湿润位置土壤含水率顺序为:黏土壤土沙土。根据毛细管的水分在沙土、壤土和黏土运移规律,提出毛细管在蔗区沙土、壤土和黏土的合理埋深应为40、30和20cm。     

滨海农田土壤入渗特性规律研究

采用室内环刀法和室外圆盘入渗仪测定了滨海农田土壤不同处理方式下的水分入渗过程,分析对比了不同处理土壤初始入渗率、稳定入渗率、土壤吸湿率、导水率和30min累积入渗量及其主要影响因素。结果表明,有机肥处理和覆膜处理的入渗速率高于施用化肥、不施肥和石膏的处理,以入渗起始时段尤为明显,各处理在30~40min左右均达到稳定入渗,但覆膜处理延长了达到稳定入渗的时间,而石膏处理在水分入渗过程中溶解出Ca2+,置换出Na+,堵塞土壤孔隙,影响水分入渗率;覆膜、有机肥和化肥处理改善了土壤孔隙状况,增加了土壤的30min累积入渗量,而石膏处理减少了土壤的入渗累积量;不同处理的初始入渗率、稳定入渗率、吸湿率、导水率和30min累积入渗量受滨海地区特殊的土壤结构特性和盐分类型作用而主导因素不同。     

基于HYDRUS-3D模型的微润灌溉土壤水分入渗模拟

掌握土壤水分入渗规律对于合理制定灌溉方案、设置灌溉参数和改进灌溉技术有重要意义。为探究微润灌溉条件下土壤水分入渗规律,利用HYDRUS-3D有限元模型对微润灌溉下土壤水分入渗进行了数值模拟,讨论了初始压力水头和土壤质地对土壤水分入渗的影响。数值模拟结果显示：在土壤水分入渗的垂直剖面上湿润体以微润管为中心呈同心圆状向外扩散,扩散速率与初始压力水头呈正相关。模拟试验周期为36h,分3个时间段进行土壤水分扩散速率的计算,0~5h内土壤水分平均入渗速率为1.85cm/h,6~15h内的平均入渗速率为0.79cm/h,16~36h内的平均水分入渗速率为0.59cm/h。土壤含水率最大值出现在微润管周围,向外围呈减小趋势。相同时间内土壤湿润峰运移距离随初始压力水头的增大而增大,微润灌溉下水分入渗速率在3种质地的土壤（砂壤土、壤土、粘壤土）中依次增大,并测得在压力水头为-180cm时整个模拟周期中3种质地土壤的平均水分扩散速率分别为：0.69、0.53、0.46cm/h。研究表明,土壤含水率和水分扩散速率随压力水头的增大而增大,随土壤黏粒含量的增大而减小。     

农田利用排水灌溉对土壤入渗特性及棉花生长的影响

为了评价南疆地区农田利用排水灌溉的适用性,通过马氏瓶供水、定盘式负压入渗仪以及室内棉花萌芽和幼苗生长的培养试验,研究了排水灌溉对土壤水分点源、面源入渗特性及对棉种萌发、幼苗生长的影响。结果表明,在水分点源入渗试验中,不同矿化度的排水灌溉后土壤水分入渗在水平方向上运移较纵向明显,当排水矿化度大于2 g/L时,在水平方向上土壤含水率随矿化度的增大呈显著下降趋势。在水分面源入渗试验过程中,当水头条件相同时,土壤水分入渗量随排水矿化度的增大而减小,当水头条件不同时,土壤水分入渗量随压力水头的减小显著降低。根据稳态条件下的面源入渗近似解,不同矿化度的排水灌溉后,土壤饱和导水率K_s先增后减,而模型参数λ_c的变化却呈相反的变化趋势,在排水矿化度达到2 g/L时K_s和λ_c出现了极值,矿化度越高对K_s和λ_c的影响越明显。利用排水灌溉后,当矿化度低于3 g/L时,能够保证棉种正常萌发而不产生危害,当矿化度超过3 g/L时,开始显现对棉种萌发的抑制作用,高于5 g/L时抑制作用强烈。排水矿化度低于4 g/L对棉花幼苗的生长影响较小,超过4 g/L时,棉花生育过程减缓显著。     

土壤斥水性研究进展

简述了土壤斥水的基本概念,归纳了土壤斥水对农田水分循环、水土保持、地下水环境等的影响,分析了土壤斥水发生的原因,总结了国内外已采用的斥水度测定方法及其各自特点,并对土壤斥水度空间变异性、斥水土壤在入渗和蒸发过程中的水分运动规律及斥水土壤入渗性能改善方法的研究现状作了较全面的分析和评述。由于土壤斥水与农田水分循环、微生物活动、产流产沙和地下水环境污染之间存在密切联系,因此有必要进行相关问题的研究。     

优先流影响下环式入渗仪内入渗过程可视化试验

提出了一种室内土壤入渗试验装置,可以直接观测入渗过程中水分在环内土壤中的运动过程。详细描述了该装置的构成、工作原理和试验方法与过程。该装置由可以拆分的土槽和入渗环及可以透视的有机玻璃板组成。将入渗环打击进入土槽内土壤后,用钢板将环内的土壤沿径向切分成两半,移去其中一个半环及其中的土壤。用有机玻璃板封闭和固定另一半环内的土壤,用于进行土壤水分入渗过程的可视化试验,观察环式入渗仪内的水分运动过程。用采自北京的粉壤土进行入渗过程试验,同时根据水量平衡原理计算得到土壤入渗性能曲线。剖切面的湿润过程直观地显示了入渗环内水分的入渗过程存在优先流,不仅影响初始入渗过程,而且对整个入渗过程均产生影响。根据土壤湿润体所指示的土壤入渗特征将整个入渗过程划分为3个阶段:初始入渗阶段、过渡阶段和稳渗阶段。     

基于HYDRUS—2D的负压灌溉土壤水分入渗数值模拟

依据土壤水动力学理论,结合负压灌溉条件下土壤水分运动特征,建立了土壤水分入渗模型。利用HYDRUS-2D对所建模型求解,并模拟在负压地下灌溉下,水分在土壤垂直剖面随时间的入渗变化规律。将模拟结果与试验测量结果进行对比验证,结果表明,两者相对误差为2%~4%,所建模型可以有效描述负压地下灌溉条件下土壤水分入渗规律。利用该模型模拟研究了不同灌水器半径(8、10、12 cm)和不同土质(北京地区土壤和基质)下土壤水分的入渗情况。结果表明:灌水器半径是影响土壤水分入渗的显著性因素。灌水器半径越大,水分入渗速率越快。灌水器尺寸对入渗起始时的入渗延迟有较大影响,灌水器半径越大,延迟越小。土壤水分入渗速率与灌水器半径呈正相关。     

农田灌溉过程中的水力学问题

基于多年节水灌溉工程技术与产品的研发实践,提出发展灌溉水力学的初步设想.在分析农田灌溉实施过程的基础上,将其划分为输水、灌水、土壤入渗与植物吸水4个阶段;输水与灌水过程属灌溉水力学范畴,土壤入渗属土壤物理学范畴,植物吸水则与植物水分生理密切相关;灌溉水力学、土壤物理学与植物水分生理学共同构成农田灌溉的基本科学理论.据此给出了灌溉水力学的基本概念、研究对象与研究方法.灌溉水力学将着重研究输水与灌水过程中的水流运动规律,其科学目标是如何经济、高效、均匀地将灌溉水流输送到田间土壤;灌溉水力学的内涵主要包括灌溉水流运动规律、灌溉系统水力计算和灌溉均匀度评价3个方面.灌溉水力学的发展,可作为农田灌溉基本科学理论,指导灌溉技术和产品的研究与开发,为灌溉工程设计提供新方法和新手段.     

基于WinSRFR 5.1的地面灌水技术不确定性研究

为了解决农田畦灌畦田规格不合理、灌溉效率低下、水资源浪费等问题.采用2次田间灌水试验和WinSRFR 5.1模型分析相结合的方法,模拟地面灌溉水流过程和灌水质量情况.第1年田间实测灌水结合WinSRFR 5.1模型率定土壤入渗参数(入渗系数K和入渗指数α);第2年田间实测灌水是对模型进行验证,根据WinSRFR 5.1...     

土壤入渗速度与喷灌水量喷灌强度等的关系

A、关于土壤入渗速度的概念围绕着土壤入渗速度(Intake rate of soils)这个问题,看来存在着相当的混乱,以下我们从回顾以往文献中关于入渗速度(又可译作“入流率”)的概念开始。 1955年,D.戈登堡(Goldberg)氏论述如下: “土壤入渗速度问题恐伯是整个灌溉理论的基础,但遗憾的是,这个问题目前还是一个没有被确切定义了的概念。事实上,人们也就不能一般地来谈论入渗速度,而只能谈论在     

含钠盐量变化对土壤水分入渗特性影响的试验研究

【目的】研究土壤含钠盐量变化及钠盐含量垂向异性对土壤水分入渗特性的影响,以期为海涂盐渍土水土资源高效利用与保护提供理论依据。【方法】设置土壤含钠盐量垂向均质及垂向异质变化共6个处理,采用恒定水头入渗法进行土壤水分入渗试验。主要从入渗速率、累积入渗量及湿润峰距离3方面对土壤水分入渗特性进行分析讨论与模拟。【结果】对于盐分分布均匀的土壤,入渗初期水分入渗速率与土壤含盐量有显著关系,但对于盐分含盐量垂直分层土,土壤盐分含盐量与水分入渗速率关系较为复杂。在相同入渗时间内,盐分均质土累积入渗量随土壤含盐量增大呈显著降低趋势;对于盐分含盐量分层土壤,盐分含盐量垂向减小土壤累积入渗量大于盐分浓度垂向增加土壤,且土壤剖面垂向盐分含盐量变化对水分累积入渗量影响相比土壤盐分含盐量均匀变化对入渗过程的影响更显著。土壤湿润锋深度随入渗时间延长而增大,且在入渗初期速度较快,随后逐渐缓慢,最后趋于平缓,上层土壤盐分浓度对湿润锋深度影响较大。【结论】结合盐分均匀变化及垂向异质性变化土壤定水头入渗试验,明确了土壤孔隙水分运动与盐分浓度变化的响应规律。土壤垂向理化性质改变对水分入渗过程具有一定影响,同时利用Kostiakov入渗经验公式和简略Philip入渗方程可以较好地拟合该入渗过程。     

用TDR快速确定非饱和土中水分的入渗锋面

对低含水量土壤进行灌溉时在土壤中会形成水分的入渗锋面,垂直插入的ＴＤＲ信号可以在水分锋面形成二次反射。由ＴＤＲ（时域反射仪）测得的折合介电常数,平均含水量和锋面反射波三种方法来确定表土在非饱和灌溉条件下水分入渗锋面,与水分实际入渗距离进行对比分析表明用介电常数测得的锋面比用土壤水分计算结果准确,在初始入渗时,只有用锋面反射波方法计算的入渗深度才是可行的。     

用TDR快速确定非饱和土中水分的入渗锋面

对低含水量土壤进行灌溉时在土壤中会形成水分的入渗锋面,垂直插入的ＴＤＲ信号可以在水分锋面形成的二次反射。由ＴＤＲ时（时域反射仪）测得的折合介电常数,平均含水量和锋面反射波三种方法来确定表土在非饱和灌溉条件下水分入渗锋面,与水分实际入渗距离进行对比分析表明用介电常数测得的锋面比用土壤水分计算结果准确,在初始入渗时,只有用锋面反射波方法计算的入渗深度才是可行的。     

层状红壤水分入渗特征试验与模拟

认识土壤结构对土壤水分运移影响是提高土壤水分利用效率和控制面源污染的重要基础.以容重为1.35和1.55 g/cm³的均质土及其组成的上松下紧层状土壤结构为对象,采用室内土柱恒定水头水分入渗试验和模型模拟相结合的方法,分析不同土层结构的水分入渗过程及水分再分布特征.结果表明,上松下紧的层状土壤积水入渗速率过程可明显分为上层入渗阶段和下层入渗阶段; 与均质土相比,层状土轻微降低了上层的入渗速率和提高了下层初始速率,但对下层的稳定入渗率影响不大.层状土壤可显著提高上层土壤含水量,且水分再分配过程在界面处发生了突变.采用HYDRUS-1D模型模拟层状土壤入渗水分再分布,直接组合均质的土壤水力参数模拟效果较差,需要对进气吸力进行参数优化.研究成果可为红壤地区土壤水分管理和污染防治提供理论支撑.     

不同地面处理下的降雨入渗规律研究

近年来,膜下滴灌等节水灌溉技术的实施提高了水分利用效率,但膜下滴灌的起垄和覆膜的处理在一定程度上改变了农田下垫面条件,降雨的入渗过程会受到一定影响。为了分析膜下滴灌的覆膜及起垄对降雨入渗过程的影响,试验选取下垫面处理、降雨强度、土壤初始含水量3个影响因素,进行了遮雨棚内的人工降雨测坑试验。试验数据分析结果表明:降雨强度对降雨入渗量及入渗深度影响最大;不同下垫面处理中,平整裸地的入渗量及入渗深度最大,起垄次之,覆膜及起垄最小。在一定的降雨强度范围内,垄沟的集雨作用随着雨强的增加而增加,沟内的入渗量增加显著;在起垄及覆膜起垄条件下,膜上水分由于膜的不透水作用和垄沟的集雨作用,分别是膜边和沟中的降雨入渗量最大。当雨强继续增加时,垄沟的集雨作用被削弱,但膜的汇流作用仍然存在,覆膜区域下方的土壤水分都是由膜边的土壤水分经过侧向运移达到,土壤水分的二维入渗过程十分显著。     

微咸水入渗条件下的一维代数模型研究

入渗水水质是土壤水分入渗过程的主要影响因素之一,将入渗水水质因素融入淡水入渗模型,可改善其对微咸水入渗过程的描述和计算精度。首先采用淡水条件下的一维代数模型模拟微咸水入渗土壤含水率分布,在对模拟结果对比分析的基础上,将微咸水水质对水分入渗特性的影响归结为土壤孔隙率发生改变的结果,从而建立了微咸水入渗条件下的一维代数模型,验证结果表明模型的计算精度较高。改进模型便于描述微咸水灌溉条件下的土壤水分运动,为在实际生产中预测预报土壤水分特征提供了新的方法。     

农业干旱动态模拟技术研究与应用

农田水分在"土壤-作物-大气"连续系统内,通过降水、灌溉、土壤蒸发、作物蒸腾、下渗、地下水补给等形式进行着复杂的交换。本文从农田水量平衡原理出发,以农田表层为原型,根据气候条件和作物种植情况,建立农业干旱两层动态模拟模型,模拟农作物生长期农田水分循环过程及土壤墒情信息,为旱情预警预报提供信息。     

微润灌溉条件下土壤质地对水分入渗的影响

为探究微润灌溉条件下水分在不同质地土壤中的入渗情况,分别选取黏壤土和黏土2种质地土壤,土壤体积质量均为1.35 g/cm3,压力水头为2 m,测定累计入渗量、湿润锋及土壤含水率3个指标。结果表明,水分累计入渗量与土壤含黏粒量为负相关关系;湿润锋是以微润管为中心的近似圆形,水平运移距离与垂直向下运移距离均大于垂直向上运移距离;湿润锋运移距离与时间的关系近似为幂函数关系;土壤含黏粒量越高,水分在土壤中的入渗速率越慢,湿润体的范围越小;同一取样点的土壤含水率随含黏粒量的增加而降低,经计算,微润灌溉的灌水均匀性符合要求。试验结论为微润灌溉系统的参数设计提供了理论参考。