黄河三角洲粉质盐碱土土壤结构特征与渗透性关系分析

以黄河三角洲粉质盐碱土为研究对象,通过扫描电镜及压汞试验,结合土壤渗透系数,分析土壤结构特征与渗透性之间的关系。结果表明:黄河三角洲原状盐碱土土颗粒呈紧密镶嵌式排列,孔隙狭窄且不连通,孔隙主要为小孔隙和微孔隙,孔径较小;对原状土进行渗透试验得到渗透系数为6.46×10~(-5) cm/s,渗透性较差;将土壤重塑后由于絮凝集聚体被破坏且该地区盐碱土中粉粒含量较多,其渗透系数降为2.40×10~(-5) cm/s。黄河三角洲粉质盐碱土结构致密,孔隙狭小不连通,不能为水分下渗提供充足的渗流通道,导致该地区土壤渗透性较差。综合考虑该地区土壤结构特征与渗透性,对其进行治理时,建议掺杂砂石,以打破原始结构,增加渗流通道。     

环渤海微咸水区土壤盐分及盐渍化程度的空间格局

为了探求环渤海低平原区微咸水的农业利用潜力、缓解水资源危机,就需要掌握该区土壤盐分及其盐渍化程度的空间分布格局。本文通过对该平原微咸水区选取127个代表性样点,采集0～60 cm深度内的8层土样进行土壤全盐量测定,并对130个水井的水位埋深及128个地下水样的矿化度进行了测定。采用地质统计学和GIS相结合的方法研究了该区土壤全盐量及其盐渍化程度的空间分布格局。结果表明,除表层土层盐分含量属于强变异强度外,环渤海低平原区其余土层盐分含量均属于中等变异强度。土层盐分的空间自相关距离从表层（0～5 cm）的35.3 km 增加到深层（50～ 60 cm）的59.7 km。研究区各层土壤盐分含量自内陆平原向东部滨海平原逐渐增加,上下土层盐分含量呈相同的空间变化趋势。表层土层属于非盐化土、轻度盐化土和中度盐化土的比例基本相等,而重度盐化土面积较小,5～60 cm土层无重度盐化土分布。总体上,环渤海低平原以轻度盐化土和非盐化土为主,0～60 cm空间上盐分积聚不强,浅层微咸水灌溉存在很大利用空间。     

咸淡组合淋洗对土壤水盐分布特征的影响

为了缓解干旱半干旱地区淡水资源紧缺问题,最大限度地利用浅层地下微咸水,以全部淡水和全部咸水为对照,采用两咸一淡组合淋洗的方法对垂直土柱淋洗后土壤剖面的水、盐分布规律及土壤理化性质的变化进行研究,结果表明在累积入渗量相同的前提下,咸淡组合次序对土壤大孔隙的形成有影响,导致土壤透水性不同,通过入渗进入土壤的总盐量是土壤含盐量的主要影响因素;入渗历时的延长有助于提高土壤剖面脱盐深度,淡-咸-咸的组合次序洗盐效果最好;各种咸淡组合次序均导致20 cm深度处的钠吸附比较初始值增大,尤其是全部咸水入渗会降低土壤的渗透性,有可能导致土壤发生次生盐渍化.该研究为微咸水的田间合理利用提供了依据.     

北京地下水人工回灌悬浮物堵塞试验研究

针对北京地下水人工回灌过程中严重影响到回灌效率的入渗场地介质堵塞问题,采用北京市地下水回灌场地实际地层的土体,开展室内土柱模拟试验,以永定河河道内砾砂和西郊西黄村砂石坑的圆砾作为入渗介质,注水中悬浮物浓度分别为5、1、0.5g/L。试验结果表明:悬浮物堵塞会引起土柱渗透系数大幅衰减;悬浮物堵塞主要发生在回灌场地表层,在试验柱内可分为两层,表层为严重堵塞区,最深达12cm,下层为堵塞影响区,深度可达65cm;渗透介质颗粒越粗、悬浮物浓度越大,严重堵塞和堵塞影响的深度越大,而渗透介质颗粒越细、悬浮物浓度越大,土柱越快发生堵塞。     

成水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响

在石羊河流域通过开展咸水灌溉田间试验,研究了不同矿化度(微)咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响.田间试验设4个灌溉水矿化度水平:S0、S3、S6、S9,分别表示矿化度为0.71、3、6、9 g/L.结果表明,咸水灌溉条件下,作物收获后与播种前相比较,0～100 cm土壤剖面中S9、S6、S3、S0处理的平均含盐量的变化值分别为0.190、0.157、0.115、-0.010 g/kg.咸水灌溉引起了土壤体积质量、孔隙度和饱和导水率等基本物理性质的改变,随着咸水灌溉次数的增多,土壤体积质量有逐渐增大的趋势,而孔隙度和饱和导水率有逐渐减小的趋势.灌溉水的矿化度越高,其变化幅度也越大.咸水灌溉条件下S9、S6、S3处理制种玉米的株高分别比淡水处理S0低16％、13％、10％,叶面积指数分别比淡水处理S0低24.1％、18.1％、4.1％,产量分别比淡水处理降低32.8％、29.1％、23.2％.     

咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响

在石羊河流域通过开展咸水灌溉田间试验,研究了不同矿化度(微)咸水灌溉对土壤盐分分布和物理性质及制种玉米生长的影响。田间试验设4个灌溉水矿化度水平:S0、S3、S6、S9,分别表示矿化度为0.71、3、6、9g/L。结果表明,咸水灌溉条件下,作物收获后与播种前相比较,0~100cm土壤剖面中S9、S6、S3、S0处理的平均含盐量的变化值分别为0.190、0.157、0.115、-0.010g/kg。咸水灌溉引起了土壤体积质量、孔隙度和饱和导水率等基本物理性质的改变,随着咸水灌溉次数的增多,土壤体积质量有逐渐增大的趋势,而孔隙度和饱和导水率有逐渐减小的趋势。灌溉水的矿化度越高,其变化幅度也越大。咸水灌溉条件下S9、S6、S3处理制种玉米的株高分别比淡水处理S0低16%、13%、10%,叶面积指数分别比淡水处理S0低24.1%、18.1%、4.1%,产量分别比淡水处理降低32.8%、29.1%、23.2%。     

“多维立体排水”技术在渍水农田治理中的应用

【目的】解决地势低洼地区田间排水不畅的问题。【方法】提出了对低洼农田土体进行重构,自下而上构建透水层、过滤层、客土层,替换原来土质黏重的土体,设置透水沟壁与客土区透水层相连的"多维立体排水"技术。基于渗透原理,对重构前土体、重构后土体及排水沟透水沟壁的渗透性能进行了分析计算。【结果】应用"多维立体排水"技术后土层渗流量由原来的5.50×10-8~1.60×10-7m3/s提高到1.10×10-5~3.20×10-5m3/s,农沟侧壁渗透量为8.89×10-3~3.56×10-2m3/s,大于透水层渗透量1.10×10-5~3.20×10-5m3/s。【结论】"多维立体排水"技术通过重构土体提高土体的通透性,田间地表水及地下水能够通过透水层及农沟侧壁透水通道快速排除。     

沥青混凝土心墙在水库大坝防渗中的应用

针对中叶水库工程大坝工程地质条件及工程区防渗土料缺乏的实际情况,对大坝坝体防渗方案进行比选,工程采用沥青混凝土心墙方案。结合水库工程,从技术特性、防渗布置、施工工艺、填筑方法等方面进行研究。施工结束后,对墙体进行质量检查,沥青混凝土容重2.35～2.43 g/cm~3,孔隙率0.5%～2.8%,渗透系数均小于1×10~(-8) cm/s,质量满足要求,高水位时,水库外坝坡无渗漏现象,大坝防渗效果明显。沥青混凝土心墙应用于大坝坝体防渗,解决了防渗土料缺乏地区的筑坝难题。这项技术在中叶水库工程的成功应用,对类似工程具有借鉴作用。     

不同种植年限蔬菜地土壤导水性能及影响因素

对天津市蔬菜基地种植15年以上、10年以上、5年以上和未种植过蔬菜的土壤进行分析,结果表明,土壤容重和孔隙度的演变在各项理化性质中占主导地位。蔬菜地土壤容重、有机质含量随着种植年限的延长而增加;土壤孔隙度和微团聚体含量随着种植年限的增加逐渐降低。原状土壤饱和导水率变化范围为58.72×10-4~86.65×10-4cm/s,随着种植年限的延长田间土壤导水性能降低;扰动土壤饱和导水率变化范围为0.57×10-4~2.07×10-4cm/s,随着种植年限的延长而相对降低。该结果可为天津地区种植年限较长的蔬菜地土壤,特别是耕作层土壤结构改善及水分的有效利用提供参考。     

红壤地区典型农田土壤饱和导水率及其影响因素研究

研究了湖南祁阳红壤地区旱地、水田的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响状况。结果表明:原状土的饱和导水率变化于44.8×10-4~1.94×10-4cm/s之间,扰动土的饱和导水率变化于2.59×10-4~1.09×10-4cm/s之间;同一水稻土剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率与土壤的主要物理性质之间存在着一定的相关性。通过SPSS统计软件分析显示,土壤容重是影响饱和导水率的最主要因素,而其它如有机质含量和粘粒含量等因素也有着一定的影响。     

黄淮海平原主要土壤水力参数的研究

通过对黄淮海平原 3种主要土壤饱和导水率的研究 ,结果表明 :3种土壤的饱和导水率在 5 .95×1 0 - 6 ～ 1 .0 8× 1 0 - 2 cm/ s之间变化 ,并随着土壤剖面深度的增加呈现出上土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势 ;扰动土与原状土的饱和导水率差异较大 ,达到极显著水平 ;土壤容重、孔隙度、有机质含量、粘粒含量和全盐含量等均对土壤饱和导水率有一定的影响。原状土的饱和导水率能反映田间水分运动以及孔隙状况 ,对研究土壤水量平衡和水土保持有重要的意义。扰动土的饱和导水率在农业工程上有参考价值。     

CaCl2溶液灌溉对土壤水盐与斥水性分布的影响

选用砂土和盐碱土并添加斥水剂,采用0、1、3和6g/L的CaCl2溶液进行室内土柱入渗试验,对比灌水水质对土壤水盐及斥水性分布的影响。结果表明:咸水灌溉后,砂土1和亲水盐碱土的累积入渗量、湿润锋和入渗率曲线均较光滑;而砂土2和斥水盐碱土的入渗特征曲线不如砂土1的光滑,入渗过程比前者慢得多。灌水矿化度增加对盐碱土的入渗过程影响更明显。Philip模型与Kostiakov公式拟合亲水土壤入渗率过程都较好。砂土1和砂土2在咸水灌溉后剖面的滴水穿透时间都比初始值有所增加,但最大增加值仅3.6 s。盐碱土灌后剖面的滴水穿透时间增加明显,最大增加值为19 s。灌水矿化度增加对电导率、Ca2+质量浓度和Cl-质量浓度分布均有影响。研究表明咸水灌溉不仅影响水盐分布,而且对斥水性也有不同程度的影响。     

广州地区生活垃圾干燥特性与动力学分析

以广州地区生活垃圾为对象在干燥箱内进行了模拟焚烧炉内干燥过程的实验研究。分析了温度对生活垃圾干燥特性的影响,采用实验数据对7种薄层干燥数学模型进行非线性拟合,获得了描述实验过程的最优干燥模型。结果表明:干燥温度越高,干燥时间越短,极值干燥速率越大。温度从100℃升高到160℃,干燥时间由322 min降至102 min,最大干燥速率由0.009 g/(g·min)升高到0.027 g/(g·min);Page,Modified page和Weibull Distribution模型可较准确地描述实验过程;通过菲克扩散模型计算出实验范围内有效扩散系数从2.212×10-9m2/s变化到8.044×10-9m2/s,由阿乌尼斯方程得出生活垃圾的活化能为27.035 kJ/mol。     

入渗水头对盐碱土水盐运移影响的试验研究

通过室内盐碱土垂直入渗水盐模拟试验,分析了不同水头作用下湿润峰、累积入渗量、土壤含水量、电导率及Cl-浓度的变化特征。研究结果表明,不同水头条件下湿润峰和累积入渗量与入渗历时有显著的乘幂关系,影响顺序为10 cm>5.0 cm>2.5 cm;在脱盐区不同入渗水头土柱剖面的土壤含水量、电导率及Cl-浓度分布基本一致,而在盐分累积区,随着入渗水头的增加积盐深度减小,无论是入渗结束时还是再分布15 h,不同入渗水头脱盐效果有明显差异,表现为2.5 cm>5.0 cm>10 cm;随着入渗水头的增大,脱盐区深度略有增加,入渗结束时装土容重1.35、1.45 g/cm3的入渗脱盐深度与湿润峰的比分别为0.682和0.690,再分布条件下的比分别为0.619和0.632,在不同入渗水头作用下,再分布过程土壤的水盐运移比入渗过程缓慢。     

微咸水-改良材料协同调控对碱化土壤水盐运移的影响

【目的】探索微咸水-改良材料协同调控对碱化土壤水盐运移的影响。【方法】基于一维垂直土柱入渗试验研究不同微咸水淋洗结合不同改良材料对碱化土壤水盐运移的影响。【结果】水分入渗速率和累积入渗量表现为“磷石膏”处理最大,随着淋洗水矿化度的增加,累积入渗水量和湿润锋推进深度呈增加趋势,但各处理间的差异变小。与其他处理相比,“磷石膏”和“硫酸亚铁+柠檬酸”处理在1.2 g/L矿化度水淋洗条件下可显著降低0～40 cm土层的土壤全盐量,但在3.6 g/L矿化度水淋洗条件下则会增加上层土壤盐分量。1.2 g/L和2.4 g/L矿化度水淋洗条件下,“磷石膏”处理显著降低了0～30 cm土层的土壤Na⁺、Cl^-、HCO₃^-+CO₃^2-等有害盐分离子量,而在3.6 g/L矿化度水淋洗下,“硫酸亚铁+柠檬酸”处理在降低0～30 cm土层的HCO₃^-+CO₃^2-、Na⁺量以...     

不同淋洗条件下黄河三角洲盐渍土脱盐规律研究

【目的】探索黄河三角洲地区盐渍土在不同淋洗条件下土壤脱盐规律。【方法】通过室内土柱淋洗脱盐模拟试验,设置2种淋洗方式(连续淋洗和间歇淋洗),分析了在连续淋洗和间歇淋洗条件下土壤淋洗耗水量、淋洗滤液的矿化度随时间、滤液累积量的变化规律和滤液的脱盐速率,同时分析了0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层的电导率、SAR(钠吸附比)的变化过程。【结果】①不同淋洗方式条件下,土体脱盐共有3个过程,分别为盐分峰值初步形成过程、盐分峰值向下移动过程和土柱底层土体盐分峰值消失过程;连续淋洗和间歇淋洗土柱为达到一般农作物(计划湿润层为0～60 cm)生长所需淋洗水量为472.70 mm和411.60 mm,间歇淋洗较连续淋洗省水14.8%。②连续淋洗和间歇淋洗滤液矿化度随时间均表现为幂函数关系;连续淋洗和间歇淋洗的滤液脱盐效率分别为18.45 g/L2和28.49 g/L2,连续淋洗的滤液脱盐效率为间歇淋洗的64.7%。③连续淋洗土柱和间歇淋洗土柱淋洗后含盐量是淋洗脱盐前的11.89%和8.39%(以40～60 cm土层为例),间歇淋洗土柱中各层pH值增量均小于在连续淋洗土柱中pH值的增量,并且在间歇淋洗后各层土壤pH值虽有增加,但是还在一般植物生长的允许范围内;间歇淋洗土柱中SAR减小量大于连续淋洗土柱中SAR的减小量,RSC增量小于连续淋洗土柱中RSC的增量,SAR和RSC均在一般植物生长的允许范围内。【结论】盐渍土经过淋洗脱盐可以达到植物生长的要求,同时,间歇淋洗明显比连续淋洗节约水,在生产实践中采用间歇淋洗土壤脱盐效果更好。     

太湖地区主要水稻土的饱和导水率及其影响因素研究

主要研究了太湖地区3种主要水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重、土壤团聚度、土壤结构系数等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响。结果表明:原状土的饱和导水率变化于5.16×10-4~11.62×10-4cm/s之间,扰动土饱和导水率变化于0.76×10-4~3.31×10-4cm/s之间;同一水稻土的剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率均与土壤的各项主要物理性质之间都存在着一定的相关性。影响原状土饱和导水率的因素主要是土壤容重、团聚度、结构系数和有机质等,而不同类型的土壤饱和导水率之间相差较大。影响扰动土饱和导水率的因素除了容重、团聚度、结构系数和有机质外,还有土壤的质地(即粘粒含量)。为进一步探讨太湖地区土壤水分的合理利用与管理、环境的治理和农业的持续发展提供了参考的依据。     

强降雨条件下坝肩边坡抗滑稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流理论和非饱和土强度理论,建立降雨条件下边坡稳定性分析有限元数值模拟模型,研究考虑强降雨条件下渗流场变化导致饱和区渗透力变化而影响边坡稳定性的强度折减分析法。将此方法应用于广东省乐昌峡左岸坝肩边坡,进行降雨过程边坡渗流变化情况及稳定性变化分析。分析结果表明：在强降雨条件下,地表水入渗将直接导致非饱和区范围缩小、压力水头升高及局部暂态饱和区出现;考虑饱和区渗透力变化的影响,降雨入渗时边坡稳定性将会下降,但由于边坡开挖使得坡角较为平坦,而且上层强风化层的渗透系数较低,故此时边坡仍然处于稳定状态。     

黄土塬区深剖面土壤水氢氧同位素分布特征

【目的】揭示黄土塬区深剖面土壤水的氢氧同位素(δ~2H、δ~(18)O)分布特征。【方法】于2015年8月采用土芯钻探的方式以20 cm为采样间隔,在长武塬采取98 m(其地下水埋深为95 m)深剖面原状土样。根据测定的土壤水δ~2H和δ~(18)O值,将剖面分为浅层(0～10 m)、深层(10～84 m)、过渡层(84～95 m)和地下水层(95～98 m)4层,并采用经典统计学方法分析了整个剖面土壤水氢氧稳定同位素的变异特征。【结果】δ~2H在浅层、深层、过渡层和地下水层的平均值分别为-78.6‰、-75.2‰、-74.6‰、-76.5‰,δ~(18)O在相应4层的平均值分别为-10.9‰、-9.9‰、-10.2‰、10.4‰,δ~2H和δ~(18)O均在10 m以上的浅层最为贫化。δ~2H在浅层、深层、过渡层和地下水层的标准差分别为11.8‰、2.6‰、1.4‰、1.2‰,δ~(18)O在相应4层的标准差SD分别为1.6‰、0.5‰、0.3‰、0.3‰。δ~2H和δ~(18)O值在浅层波动较大,变异系数10%,属于中等变异;而10 m以下相对稳定,变异系数Cv10%,属于弱变异;变异系数随深度的增加而逐渐减小。δ~2H和δ~(18)O的标准差均随深度增加逐渐减小。【结论】对于以活塞流补给为主的深厚黄土高原地区,深层土壤水氢氧同位素在剖面的变异较小,因此,可利用氢氧同位素趋于稳定的上层土壤水代替深层土壤水来进行地下水补给的研究。     

基于距离反比法的土壤盐分三维空间插值研究

以新疆兵团一块面积约70 hm2的盐碱地为研究对象,采用EM38与土钻取样相结合的方法得到了126个点不同土层(0~200 cm)的1 386个土壤盐分数据,应用三维距离反比法(3D-IDW)对土壤盐分进行了空间插值,探讨了垂向坐标扩大倍数和搜索点数对插值结果精度的影响。结果表明,研究区0~140 cm土层盐分平均含量较高,为1.84~2.11 g/kg,盐分变异较大,而140~200 cm土层盐分平均含量较低,为1.74~1.79 g/kg。所有土层盐分含量的统计特征值(平均值、标准差和变异系数等)均随土层加深而呈现递减的趋势。土壤盐分实测值和估计值的均方根误差随垂向坐标扩大倍数的增大而减小,随搜索点数的增加而增大,其值在0.1~0.4 g/kg范围内变化,当垂向坐标扩大300倍、搜索点数为6个时,插值效果较优。采用确定的参数对研究区的土壤盐分进行了三维空间插值,结果表明土壤盐分空间分布特征与实测值比较吻合,大部分区域土壤盐分含量小于2.5 g/kg,靠近北部和南部边界区土壤含盐量较低,属于非盐化土区,而大于4 g/kg盐化土主要分布在中间和南部局部区域。研究区80%土壤为非盐化土和轻度盐化土,20%为中度和重度盐化土。影响该区盐化土分布的主要因素有灌溉、局部地形、粘土层位置、地下水埋深和矿化度。当不同方向的取样间距相差很大时,选取合适的垂向坐标扩大倍数和搜索点数对保障3D-IDW法的插值结果精度至关重要。