农田大孔隙对土壤水运动和溶质运移的影响研究

通过农场原状土和回填土试验地块比较试验，研究了天然土壤中的大孔隙对水分和溶质在土壤中迁移的影响。运用水分及污染物耦合数值计算模型，分别模拟计算了水分及保守性污染物质在原状土和回填上中的迁移规律，模型参数反映二试验地块不同土壤结构特征，数值计算成果得到了试验资料的验证。     

大孔隙对土壤水分特征曲线的影响

土壤大孔隙是普遍存在的现象 ,并非例外 ,它对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响。分别从原状土区和回填土区随机取若干土样 ,采用离心机法测得了原状土和回填土的水分特征曲线 ,比较原状土和回填土土壤水分特征曲线的参数 ,分析了土壤中大孔隙的存在对土壤水分曲线中各参数的影响。指出在进行土壤中水及溶质运移研究中 ,必须考虑大孔隙的影响。     

大孔隙对土壤水分特征曲线的影响

土壤大孔隙是普遍存在的现象，并非例外，它对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响。分别从原状土区和回填土区随机取若干土样，采用离心机法测得了原状土和回填土的水分特征曲线，比较原状土和回填土土壤水分特征曲线的参数，分析了土壤中大孔隙的存在对土壤水分曲线中各参数的影响。指出在进行土壤中水及溶质运移研究中，必须考虑大孔隙的影响。     

水及溶质在大孔隙土壤中运移的实验研究进展

详细介绍了有关水及溶质在有大孔隙的土壤中运移确定土壤大孔隙大小分布的实验及含有大孔隙土壤的水流实验。指出今后应进行大量的室内外实验和改进观测方法来获得大量的数据资料，从定性和定量二方面来研究大孔隙流。最后介绍了分形几体在土壤大孔隙流研究中所取得的成果，指出应用分形几何确定土壤大孔隙流性质是一种省时、省力和代表性的好的方法。     

土壤大孔隙对坡面溶质流失的影响

以室内实验槽为平台,利用人工模拟降雨实验,研究了大孔隙对坡面Br-流失的影响.研究结果表明,大孔隙坡面的地面径流中Br-流失总量和平均流失速率均较无大孔隙坡面小.将大孔隙特征尺度、降雨强度、降雨历时、坡度和离子吸附系数作为模型的输入,坡面溶质累积流失量作为模型输出,建立了基于模糊神经网络的坡面溶质流失模型.并以160组实测数据为基础,对模型进行了仿真验证.仿真结果显示,坡面累积溶质流失量模拟仿真输出与实验测量输出基本一致,所建系统模型是有效的.     

土壤中水,热,溶质运移的研究现状及展望

本文参阅国内外近几十年来科技文献，概括性地综述了土壤中水，热，溶质同步运移的研究现状及相互关系，指出了本领域发展中存在的主要问题及研究方向。     

水及溶质在大孔隙土壤中运移的实验研究进展

详细介绍了有关水及溶质在有大孔隙的土壤中运移确定土壤大孔隙大小分布的实验及含有大孔隙土壤的水流实验。指出今后应进行大量的室内外实验和改进观测方法来获得大量的数据资料 ,从定性和定量二方面来研究大孔隙流。最后介绍了分形几何在土壤大孔隙流研究中所取得的成果 ,指出应用分形几何确定土壤大孔隙流性质是一种省时、省力和代表性的好的方法     

大孔隙对土壤水动力弥散系数影响的实验研究

以Br-作示踪剂,于室内实验测定原状土和扰动土的水动力弥散系数和弥散度,并进行了详细地分析研究。其中,用正态分布函数法求出了扰动土的水动力弥散系数,并通过水动力弥散系数与平均孔隙流速成正比的关系求出了其弥散度;然后,根据模拟得到的底孔出流液中离子浓度与实测值对比分析的结果,用反演方法得到原状土的水动力弥散系数及弥散度。结果表明,原状土的弥散度值与扰动土处在同一个数量级上,但其水动力弥散系数却比扰动土大2个数量级。     

基于全耦合的地表水土壤水运动与溶质运移数值模拟

为探究降水条件下水分与溶质在地表和土壤中的运动规律,分别采用二维扩散波方程和传统的三维Richards方程描述地面径流和土壤水分运动,选用双层结点法对两者进行耦合,根据达西定律和地表与土壤水中的溶质浓度,计算地面径流和土壤水分的溶质交换量,从而构建地表水土壤水运动与溶质运移全耦合数值模型。选取已发表文献中的物理模型实验进行数值模拟,算例1和算例2中地表径流数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差分别小于14.8%和21.5%,均方根误差分别小于0.147 cm²/s和0.833 cm²/s;算例2中径流硝态氮浓度的数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差小于24.7%,均方根误差小于1.334 mg/L。物理实验和数值模拟所得地表径流量和溶质浓度数据的对比分析验证了模型的合理性和准确度。研究结果可为地表水土壤水水分运动与溶质运移耦合分析提供理论支持。     

土壤质地对坡地土壤水分运动与转化特征的影响研究

通过室内模拟降雨试验,研究了杨凌塿土、安塞黄绵土和神木绵砂土的水分迁移特征。结果表明,随着土壤粘粒含量的增加,坡面产流开始时间提前,坡地平均径流系数、径流量和泥沙量呈增加趋势,入渗率和累计入渗水量呈减少趋势。3种土壤降雨入渗率均可用Kostiakov公式拟合,塿土、黄绵土和绵砂土坡地的平均入渗率分别为0.32、0.83和0.88 mm/min。湿润锋运移速度应该与土壤砂粒百分含量和土层含水量的增量呈正相关关系。为了提高雨水利用率,减少水土流失量,建议加强塿土坡地的保护性耕作措施。     

大孔隙对土壤比水容重及非饱和导水率影响的实验研究

以南京市栖霞区东阳镇的粉砂壤土为例,用土壤水分特征曲线(van Genuchten模型)拟合包含大孔隙原状土、不包含大孔隙扰动土的实测数据,得到了模型参数,进而得到比水容重和非饱和导水率与土壤含水量之间关系的表达式,在此基础上对比分析了原状土与扰动土水分运动参数之间的异同,并着重分析了土壤大孔隙对其影响。结果表明,受土壤大孔隙的影响,在同一含水量的情况下,扰动土的比水容重比原状土大1～2个数量级,并且随着吸力的增大,二者的差值逐渐减小;扰动土的非饱和导水率小于原状土,最大可相差2～3个数量级。     

溶质种类和浓度对棕壤土水分扩散率的影响

通过水平土柱入渗法,采用KCl、KH2PO4、(NH4)2SO43种不同溶质,配制成浓度分别为5‰、10‰、20‰、35‰、50‰的入渗溶液,对溶质种类和溶液浓度对棕壤土水分扩散率的影响进行了研究。结果表明,同一溶质,体积含水率θ<30%时,土壤水分扩散率随浓度降低而增大。入渗溶液浓度相同时,入渗溶液为KCl的土柱的土壤水分扩散率始终大于入渗溶液为KH2PO4的。对扩散率与含水率之间的关系采用多种曲线拟合的结果表明,指数函数拟合效果最佳。     

覆膜开孔入渗——蒸发条件下夹砂层土壤水、盐、热变化规律

入渗-覆膜开孔蒸发条件下砂夹层影响水、盐、热运动的方式和规律尚不清楚。通过不同埋深砂夹层土体室内入渗-蒸发试验,分析了3个不同埋深砂夹层和覆膜开孔影响下土体水、盐、热变化规律。试验结果表明,夹砂层土体在整个积水入渗过程中经历非线性、线性两个过程;砂夹层对水流有一定的阻滞作用,同时对盐分的淋洗不利;不同覆膜开孔率蒸发条件下,任意时刻剖面温度分布均为表层0cm最高,土体底部最低,25cm为土体温度变化的影响深度;25cm以上不同砂夹层埋深土体剖面温度梯度规律表现为T（5～10cm埋深）〉T（10～15cm埋深）〉T（20～25cm埋深）。     

地下水浅埋条件下土壤水动态变化规律研究

通过对夏玉米和冬小麦生长季节期间土壤水动态观测试验 ,探讨了地下水浅埋条件下土壤水动态的变化规律。试验结果表明 ,浅埋地下水对土壤水动态具有很大影响 ,农田土壤水分变化主要发生在根区深度 0～ 5 0 cm的土壤。土壤水动态变化规律为实施土壤水分实时调控、控制作物生长提供了理论依据     

生物炭对黑土区土壤水分扩散与溶质弥散持续效应研究

为探究施用生物炭对黑土区坡耕地土壤水分扩散和溶质弥散的持续效应,于2016—2019年在1.5°、3°、5°的径流小区开展了生物炭持续效应试验,分析了单次施加生物炭对土壤容重、孔隙度、有机质含量、Boltzmann变换参数ξ、非饱和土壤水分扩散率D(θ)、非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)的持续作用。结果表明：土壤中单次添加生物炭后的4年内均可显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度、增加土壤中有机质含量,且各指标变化率均随坡度增大、施炭年限延长而减小;坡度、年份、是否施用生物炭3个因素中,对土壤容重、孔隙度、有机质含量影响程度最大的均为是否施用生物炭;施用生物炭增大了ξ,且ξ随坡度增加、施炭后年限延长逐年减小。2016—2019年D(θ)与Dsh(θ)均随土壤含水率的增加而迅速增加。当土壤含水率小于等于042cm3/cm3时,生物炭抑制土壤水分扩散;当土壤含水率大于0.42cm3/cm3时,生物炭促进土壤水分扩散。当土壤含水率小于等于0.36cm3/cm3时,生物炭抑制土壤中NaCl溶液的弥散;当土壤含水率大于0.36cm3/cm3时,生物炭可以促进土壤中NaCl溶液的弥散。试验区θ处于0.20~0.35cm3/cm3,故施用生物炭对水分扩散、NaCl溶液弥散均具有抑制效果,且生物炭对水分扩散和溶液弥散抑制效果均随坡度增加、施炭后年限延长而减弱。     

溶质施加方式对土壤溶质迁移的影响

通过室内均质土柱试验 ,对不同灌水处理土壤中表施和灌施溶质的迁移规律进行了研究。结果表明 ,溶质施加方式和灌水频率对溶质迁移影响较大。次灌水量较大时 ,表施和灌施条件下溶质分布差异显著 ;当次灌水量很小且灌水非常频繁时 (如 6mm/ d) ,表施和灌施土壤中溶质 (NO- 3)分布差异不大。