喷灌动能对土壤入渗和地表径流影响的研究进展

总结了几种研究喷灌动能对土壤性能影响的方法 :单位面积动能对土壤入渗的影响 ;单位面积动能强度对土壤入渗的影响和不同的水滴撞击地面的角度对土壤入渗的影响。减小水滴打击地面动能的措施主要有 :在满足土壤结构不被破坏的前提下 ,尽量选择较小的喷头和喷嘴 ;减少喷灌强度和增加地表的覆盖度。同时与修整畦田、破除土壤表面的硬壳、以及喷施一定计量的化学物质 (如土壤改良剂 )等农艺措施相结合 ,可以更好的改善土壤结构 ,增加土壤的入渗水量     

土壤点源入渗测量仪在山坡林地应用中的改进

为解决山坡林地环境下土壤点源入渗测量法判读困难、自动测量数据误差值较大的问题,添加了人工识别功能以提高试验精度.使用改进后的土壤点源入渗测量仪对衡山山坡林地进行入渗率测量,通过入渗影响因素和拟合分析对入渗结果进行分析,结果显示所测入渗率与土壤特征所反映的入渗规律和拟合结果均相符,验证了土壤点源入渗测量法在林地测量中的可行性,进一步扩展了点源入渗测量仪的测量范围;改进后的土壤点源入渗仪使用人工识别功能所减少的试验误差值在0.3%~31.0%,极大提高了山坡林地入渗率测量的准确性.     

径流对缓坡饱和土壤溶质影响的实验研究

降雨条件下,土壤溶质随径流的产生发生迁移。利用室内实验,研究缓坡饱和土壤溶质流失的时间规律、溶质浓度在垂直入渗和坡面径流两个方向上的变化规律。结果表明：在径流过程中,溶质流失速度变小,流失量减少并趋于稳定,幂函数比指数更适合描述这类变化;垂直方向上,土壤溶质向下层渗透扩散受深度的影响,随深度的增加溶质浓度先增后减并趋于稳定,此规律适合用对数描述;在坡面表层,土壤溶质随径流的迁移规律清晰,土壤溶质浓度远处高于近处,多阶多项式模型更适合描述浓度变化;随土层深度增加,溶质浓度变化有明显分界线,在分界线及以下溶质浓度变化规律性较差,总体呈降低趋势。     

微咸水水质对压砂地土壤入渗性能的影响

为研究土壤容重以及供水水质对土壤水分垂直入渗性能的影响,以香山地区不同容重(1.35、1.45 g/cm3)的土壤为研究对象,通过室内土柱一维垂直入渗试验,选择供水水质为影响因子,设置4种不同电导率的供水水质(0、2.5、5.0、7.5 mS/cm)对土壤入渗时间、入渗率,盐分分布特征以及含水率分布特征进行研究,并用P...     

河套灌区渠道水深对渠床土壤入渗特性的影响

【目的】探究渠道水深对渠床土壤入渗特性的影响及其变化规律。【方法】以河套灌区典型斗渠规模的渠道水深对渠床土壤入渗特性的影响为对象,采用水位下降静水法入渗试验,分析了渠道水深对累积入渗量、入渗率、渗漏强度的影响。【结果】(1)在同一渠道水深条件下,土壤累积入渗量随着渗漏用时的延长而增加;土壤入渗率和渠道渗漏强度均随渗漏用时逐渐减小并最终趋于稳定。(2)不同渠道水深条件下土壤累积入渗量、土壤入渗率和渠道渗漏强度均呈现出随水深的增加而增大的趋势。(3)在渠道水深作用下渠床土壤含水率动态分布受基质势梯度、土壤导水率及湿周的影响较大。【结论】渠道水深对渠床土壤入渗特性中的累积入渗量、入渗率、渗漏强度及渠床土壤含水率动态分布均有较大影响,且前三者均随水深的增加而呈现指数规律增大,并且在不同渠道水深的相近入渗特性下最优水深为70 cm。     

喷嘴形状对喷洒水滴动能的影响

对特定的土壤来说，喷洒水滴动能是优选喷头型式时需要考虑的重要因素。利用面粉法测得的圆形和方形喷嘴的水滴分布资料，用水滴运动方程确定水滴落地时的速度，计算了单位质量水滴沿径向不同位置处的动能和总动能。在相同压力下，方形喷嘴形成的水滴所具有的动能小于同流量的圆形喷嘴；在满足一定的水滴总动能要求时，方形喷嘴可在比圆形喷嘴低９８ｋＰａ的压力下工作，从而达到节能的目的。通过分析得出了可用于由中数直径估算中压     

固定式太阳能喷灌系统喷洒水滴动能分布的研究

[目的]提高太阳能喷灌系统水力性能的稳定性和能量转换效率.[方法]采用激光雨滴谱仪测量技术,对225.7～1 145 W/m2之间不同光照强度下的固定式太阳能喷灌系统水力特性参数进行试验研究,分析了单个水滴动能、单位体积水滴动能及动能强度等参数的分布规律,并提出了系统能量转换效率的测量及计算方法.[结果]光照强度对单个...     

砾石对土壤水文过程影响研究进展与展望

【目的】综述砾石对土壤水文过程影响,总结石质土壤水文过程研究存在的问题与挑战,展望未来研究方向。【方法】本文主要介绍了砾石结构（砾石覆盖度、砾石量、粒径等）对土壤入渗、径流、壤中流、优先流和水分蒸发等土壤水文过程的影响,并分析了目前用于模拟和定量表征砾石对土壤水文过程影响的数学模型研究进展。【结果】砾石对土壤水文过程的影响机制尚不明确,现有研究方法不能满足对砾石与土壤水文过程之间错综复杂关系的研究,土壤砾石结构的定量化、异质性及土壤水文参数的定量表达还未被纳入数学模型参数,缺乏多要素、多尺度的砾石水文过程模拟,没有准确可靠的尺度转换理论和方法,无法实现不同尺度上砾石和水文信息的转换。【结论】如何将新技术引入到研究中,更新研究方法、明确影响机理、丰富研究内涵、提高数据精度,是该研究要解决的关键问题;深层土壤中的砾石特征及其对壤中流和优先流的影响研究、不同尺度上砾石和水文信息的转换以及多尺度数学模型的建立是未来研究的重要方向。     

入渗水头对土壤入渗参数的影响

通过室内试验,对水平土柱在不同水头作用下的土壤入渗参数进行研究,结果表明入渗水头对入渗系数有较为显著的影响,对入渗指数有一定的影响,入渗系数和入渗指数均随入渗水头的变化呈现出相对平稳与显著性变化的交替变化趋势。这一研究成果为进一步研究蓄水坑灌条件下的变水头入渗及土壤水分运动特性奠定基础。     

喷嘴形状对喷洒水滴动能的影响

对特定的土壤来说，喷洒水滴动能是优选喷头型式时需要考虑的重要因素。利用面粉法测得的圆形和方形喷嘴的水滴分布资料，用水滴运动方程确定水滴落地时的速度，计算了单位质量水滴沿径向不同位置处的动能和总动能。在相同压力下，方形喷嘴形成的水滴所具有的动能小于同流量的圆形喷嘴；在满足一定的水滴总动能要求时，方形喷嘴可在比圆形喷嘴低９８ｋＰａ的压力下工作，从而达到节能的目的。通过分析得出了可用于由中数直径估算中压喷头的水滴总动能的回归方程。还研究了竖管高度对水滴总动能的影响。结果表明，在常用的竖管高度范围内，高度每升高１ｍ，圆形喷嘴的水滴总动能增加约５％，方形喷嘴的水滴总动能增加６％～９％。     

土壤容重对土壤水分入渗特性影响研究

采用一维垂直积水入渗法研究不同容重对入渗率、累积入渗量及湿润锋的影响,试验结果表明对应于同一入渗时间,容重越大,入渗率、累积入渗量及湿润锋深度均越低;相对于基准入渗量和基准湿润锋,容重越大,其减渗率μ和减锋率η均随之越大;稳定入渗率有随土壤容重的增加而减小的趋势;不同容重的累积入渗量和时间的平方根呈显著的线性关系,拟合的系数M随容重增加而降低,并与容重较好的呈幂函数关系;湿润锋深度与入渗时间呈幂函数关系,随着容重的增加,入渗的系数A降低,而指数B差异较小,系数A与容重之间较好的符合乘幂函数关系。研究结果为从入渗特性推求容重与土壤水分运动参数的关系提供定量分析依据。     

深层入渗对土壤含水率和苹果产量的影响

选取15年生开心形富士苹果,设计7个不同入渗方式处理,测定了不同处理的苹果产量和不同生育期土壤含水率。结果表明,苹果成熟前不同处理土壤含水率之间差异不明显,进入雨季以后,深层入渗技术能够将雨季降雨有效收集,并入渗到深层储存,在60～200cm,土壤含水率高出对照1%～5.22%;各处理之间苹果单株产量差异极显著,其中深层入渗技术都有增产效果,平均增产13.46%。深层入渗技术能够有效的使降雨入渗到更深层次并储存,为苹果需水临界期提供土壤水分保证,提高产量。     

土壤入渗能力对灌溉效果的影响研

依据耕作土壤入渗试验和大田灌水试验，采用试验研究与计算机模拟相结合的方法，分析讨论了土壤水分入渗过程的类型以及土壤入渗能力的变化对农田灌溉的灌水效率、储水效率和灌水均匀度的影响。本研究成果将为节水灌溉技术参数的确定提供依据，为农田灌溉用水管理提供指导。     

非饱和土壤有压和无压入渗稳定入渗率间的关系研究

基于非饱和土壤有压和无压入渗试验,分析了土壤有压积水入渗与无压入渗相对稳定入渗率之间的数量关系。结果表明,同一土壤质地条件下,非饱和土壤有压积水入渗的相对稳定入渗率随入渗水头的增加而增大,它们之间呈线性关系;土壤水动力学理论和试验数据都证明了土壤有压和无压入渗相对稳定入渗率间存在确定的数量关系。研究结果可为非饱和土渠床渗漏损失水量的数值模型计算提供依据。     

水质对层状土壤入渗过程的影响

供水水质的异同可能会影响层状土壤积水的入渗过程。将去离子水、天然降水、天然积水、自来水4种水质的水作用于3种土壤构型(均质塿土、塿夹砂、砂夹塿),讨论了4种水质的积水入渗对层状土壤结构入渗特征的影响。结果表明,不同水质和土壤构型的入渗时间由长到短分别为:去离子水、天然降水、自来水、天然积水(不同水质)和均质塿土、塿夹砂、砂夹塿(不同土壤构型)。4种水质累积入渗量的变化趋势基本相同,其累积入渗量由大到小分别为:天然降水、自来水、去离子水、天然积水(不同水质)和砂夹塿、塿夹砂、均质塿土(不同土壤构型)。相同时间内不同土壤构型的湿润锋推进距离由小到大为:均质塿土、塿夹砂、砂夹塿;水质对层状土壤湿润锋推进距离的影响程度由土壤分层组合方式决定。     

深松耕作对土壤物理性状和入渗性能的影响

为探讨深松耕作对华北平原地区土壤物理性状和水分入渗性能的影响,采用双环(APM)、入渗仪等试验材料,研究了深松(40 cm)+旋耕(PS)和仅旋耕(CK)2种耕作方式对冬小麦全生育期土壤物理性状及入渗特性的影响.结果表明:冬小麦全生育期,PS处理(0,40]cm土层土壤容重、紧实度较CK分别降低6.58%,31.29%,土壤含水率较CK增加12.11%;PS处理20,40 cm深度土壤饱和导水率较CK分别显著提高116.65%,83.69%,60 cm深度土壤饱和导水率较CK提高8.25%;PS处理土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和累计入渗量畦灌前较CK分别提高21.52%,31.75%和11.56%,畦灌后较CK分别提高61.54%,68.42%和12.63%,差异具有统计学意义;采用4种入渗模型对入渗试验进行了比较,其中,Kositiakov入渗模型能够较好地对各处理进行拟合,决定系数R 2在0.92~0.96,得到了不同处理畦灌前后的入渗系数a和入渗指数b.研究结果可为不同耕作方式模拟畦灌过程、确定畦灌最优灌水技术参数提供参考依据.     

土壤入渗特性和田面糙率的变异性对沟灌性能的影响

以杨凌区粘壤土和砂壤土区域进行的大田沟灌试验为基础,在假定各灌水沟内部土壤入渗特性和糙率均一的条件下,重点分析各灌水沟之间土壤入渗参数和田面糙率的不同组合对沟灌水流运动过程和灌水质量的影响,结果表明土壤入渗特性的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较大,在模拟时必须充分考虑;而田面糙率的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较小,可采用田块糙率均值代替各灌水沟的糙率。经实例验证,水流推进过程相对误差为7.28%,灌水效率、灌水均匀度和储水效率模拟值与实测值误差分别为5.74%、6.18%和4.07%,结果表明其模拟效果较好。     

不同质地斥水土壤的入渗模型

为了对斥水土壤的入渗特性及形成机理作进一步研究,分别对4种不同质地的斥水土壤进行了一维土柱垂直积水入渗试验.作图分析了斥水土壤入渗过程中累积入渗量、入渗率、湿润锋的变化情况及入渗结束后剖面含水率的分布,并采用4种入渗模型对入渗率随时间变化情况作了对比;对累积入渗量与湿润深度之间的关系采用线性关系进行了描述.结果表明:与亲水土壤相比,4种斥水土壤在入渗过程中自某一时刻会出现入渗特性的改变:I-t,zf-t及z_f-I曲线均会自某点起发生转折,以此转折点可以将整个入渗过程分为转折前和转折后进行分析.Kostiakov公式可以较好地描述亲水土壤在整个入渗过程中及斥水土壤入渗转折前的i-t关系;不同质地的斥水土壤在入渗转折后入渗率变化情况差异较大;斥水土壤湿润锋与累积入渗量之间的关系可以在转折前后采用两段线性公式进行较好地描述;发现了斥水土壤剖面较上层土壤含水率大于亲水土壤的现象.     

径流小区尺度土壤入渗率影响因子与估算模型研究

基于次降雨水文过程,确定了影响土壤平均入渗率(i_m)的多个因子;借助野外人工径流场观测资料,研究im与多个因子间定量关系,构建i_m估算模型。i_m与坡度之间呈二次抛物线关系,随坡度增加呈先升后降的变化趋势。i_m随坡长、降雨强度的增加均呈线性增加规律,随次降雨量增加呈指数增加趋势,随土壤颗粒分形维数增加呈线性降低规律。im与地表植被盖度、前期土壤含水率之间均存在双曲函数关系,随二者递增分别呈逐渐增加和降低规律。基于上述7个函数关系,采用多元非线性回归法建立估算im的回归模型,模型约72%的数据点相对误差不超过10%。采用上述7个因子作为输入参数,建立预测i_m的BP神经网络模型;通过灰色关联度分析法确定了模型最优训练算法为Levenberg-Marquardt、隐含层神经元结点最优个数为15;模型约81%的数据点相对误差不超过10%。