内蒙古河套灌区冻融土壤水分迁移简化模型

根据内蒙古河套灌区义长灌域1990—1999年和2002—2007年14个冻融循环的实测资料,由水量平衡原理,估算了冻结过程中地下水向冻层的迁移量,以及消融过程中冻层水分对地下水的补给量和包气带含水率的变化。提出了通过冻结初期地下水埋深、最大地下水埋深和融通时地下水埋深3个实测实验数据,估算冻融循环中水分迁移量的方法,并提出了用经验公式拟合正冻期地下水降深、最大冻深和消融期地下水位上升高度的方法。     

半干旱巨厚包气带区污染物运移模拟研究

污染物在巨厚包气带中的最大入渗量、运移时间及过程,对于地下水污染防治与监测具有重要意义。而包气带水分、溶质模拟可以提供水分的最大入渗量及入渗时间,是将包气带-饱和带结合起来实现对污染物运移全过程刻画的基础。本文以我国半干旱黄土塬巨厚包气带地区为试验点(厚度达80m),进行了野外包气带取样和包气带水分、溶质模拟。结果表明在上边界近饱和情况下水分入渗量可达10m/a,经过1.59年污染物可进入饱和带。该数值可作为地下水模拟预测的基础。建议今后地下水环境影响评价中应重视包气带的采样与模拟以确定污染物入渗量及入渗时间。     

地下水补给量计算及包气带岩性影响分析

为准确计算地下水补给量并分析包气带岩性变化对补给的影响,以栾城为例,采用HYDRUS模型进行计算分析。结果表明,在包气带中,腾发作用极限深度位置的通量为地下水潜在补给量,其可以反映地下水的实际补给情况;2005—2008年,栾城地下水平均补给量为109mm,补给系数为0.13,该结果得到示踪试验结果的验证,表明HYDRUS模型计算地下水补给量比较可靠;由栾城包气带土壤岩性资料构建了6个土柱模型,由补给系数结果表明,包气带的土壤岩性变化对地下水补给未产生显著影响,而且未呈现明显的规律性。     

基于GIS的河套灌区井渠结合分布区的确定方法

实施井渠结合,合理开发利用地下水是河套灌区节水和控制土壤盐碱化的重要途径。运用ArcGIS分析了地下水矿化度和土壤岩性特征,采用空间分层的处理方法构建了地下水矿化度分区图,并结合灌区土地利用状况和农业灌溉用水要求确定了井渠结合区分布以及面积。结果表明,将矿化度数据分3个空间层处理是可行的,建立的矿化度分区图呈一定的空间变化特征。井渠结合区主要分布在乌兰布和灌域非沙漠带、解放闸灌域和永济灌域南部、义长灌域北部及其与乌拉特灌域、乌梁素海交界附近区域、乌拉特灌域尾部、灌区北部沿狼山山脉部分区域。井渠结合区约占整个灌区控制面积的45%。     

干寒区耕作性土壤基本性质及其对土壤抗蚀能力影响的研究

通过对内蒙古阴山北麓农牧交错带耕作性土地地表土壤抗剪强度、地温、含水率等的现场测试，综合现场采取土样的实验室实验数据。得出抗剪强度随地温的升高呈二次曲线减小。在地表含水率日变化幅度(0．8％-1．2％)不大的情况下，抗剪强度随含水率的增大呈现降低趋势．这是由于伴随表土温度及表土水分运移的日变化过程，地表形成了一层致密、粗细颗粒相间的痴皮，痂皮的强度反映了该地区表土抗蚀能力的强弱。本文也比较了2003年初冬与2004年3月表土颗粒分析试验数据，结果显示：表土在冻融和风力侵蚀的共同作用下，细微颗粒在组成和结构上发生了重大变化．这些组成成份含量的变化，致使表土抗蚀能力急剧减小。风蚀更容易发生。     

基于无人机热红外的水分胁迫指数与土壤含水率关系研究

为了实时快速监测作物根系活动层的土壤含水率,利用低空无人机搭载的热红外相机获取经4种水分处理的棉花花铃期一天中5个时刻的冠层温度,并连续观测5 d,应用水分胁迫指数(CWSI)的理论模式、简化模式、定义模式计算得到3种CWSI,与棉花根系不同土壤深度含水率建立模型。研究表明:3种胁迫指数与土壤含水率具有幂函数关系,其中理论模式与土壤含水率的相关性最佳,定义模式次之,简化模式最差;在一天中不同监测时间点上,3种CWSI的监测精度在13∶00最高,9∶00和17∶00最差;在监测深度上,3种胁迫指数与0～60 cm处的土壤含水率关系最为紧密,0～30 cm次之,0～15 cm最差。该研究可大面积获取作物根系层土壤含水率,提高作物根系层土壤含水率的反演精度。     

淮北平原汉王实验站土壤水资源特征试验研究

为了充分认识土壤水及其水资源特性,在淮北平原汉王水文水资源实验站对0.5～3.5 m地下水位控制条件下和秸秆、地膜、无覆盖三种条件下的土壤水分、包气带储水量、潜水蒸发、土壤蒸发、降雨入渗等要素进行了连续4年的观测,并结合水量平衡方程,对土壤水资源的要素特征进行了实验研究.结果表明：同一深度的土壤含水量大小顺序为秸秆覆盖〉地膜覆盖〉无覆盖;覆盖条件下土壤含水量变化相对稳定;土壤包气带有类似于土壤水库的作用,可调节水量可观,土壤水可作为一种重要的水资源;随土壤包气带厚度加大,潜水蒸发和降水下渗逐步减少,土壤蒸发表现突出.研究认为,充分认识土壤水资源特征,对指导土壤水资源开发利用、农业生产等有重要意义.     

基于温度示踪的河流潜流带地下水流速研究

为探讨再生水回补条件下河流潜流带中的温度和渗流特性，以潜流带为研究背景，开展水温和水位实时监测，研究潜流带温度的时空分布特征及其影响因素；并分别用温度示踪法和水动力学法计算地下水流速，将计算结果进行对比分析。研究表明：包气带地温随深度增加呈现逐渐增加趋势，且变化剧烈，气温和土壤含水率是影响包气带地温的主要因素。地下水温度随深度变化规律与包气带地温相反，地下水温度随时间的波动性比包气带有所减弱，地下水温度呈随深度增加呈下降趋势。通过对比3种地下水流速结果发现，Hatch相位法得到的地下水流速值准确性相对较高，监测时段内的流速为6.34～8.36×10^-5 m/s。在时间变化上，Hatch相位法和振幅法计算得到的流速值较水动力学法呈现一定滞后性；在空间上，流速变化规律相似，且潜流带地下水深度越大，流速越小。     

干旱区膜下滴灌棉田灌溉制度及土壤水盐运移规律研究

以棉花各生育期适宜土壤含水率上、下限差值为灌水控制指标,设置3水平灌水处理,开展膜下滴灌大田试验,分析研究适宜试验区棉花生长、水分利用效率高的灌溉制度及膜下滴灌棉田土壤水盐运移规律。结果表明:适宜土壤含水率上、下限差值形成的灌溉制度,决定了土壤水盐运移规律、盐分分布和积累特征。总体表现为:空间上土壤水分分布与滴灌带间距呈负相关系,盐分分布则相反,0~40 cm深度土壤水分在灌后重分布,盐分在滴灌水分的淋洗作用下定向运移,至湿润体边缘积聚。综合分析关键点与主根层的土壤水盐时间序列变化,T2处理(385 mm/18次)主根层0~40 cm深度水分处于棉花生长的适宜含水率范围,并形成淡化脱盐区,对盐分的调控最佳。T2处理棉田产量最高,为6 083 kg/hm~2,水分利用效率为1.05 kg/(mm·hm~2),为适宜的灌溉制度。     

微润灌水头压力对温室番茄生长及水分利用效率的影响

【目的】探明微润灌条件下温室番茄适宜的水头压力,提高水分利用效率。【方法】以滴灌灌溉为对照(CK),设置水头压力1 m(T_1)、1.5 m(T_2)、2 m(T_3)、2.5 m(T_4)4种试验处理,研究了微润灌条件下不同水头压力对土壤水分分布、番茄生长、耗水规律、产量及水分利用效率的影响。【结果】微润灌水头压力显著影响土壤含水率和湿润区范围,与滴灌处理相比,微润灌处理土壤含水率始终处于较高状态,形成持续稳定的水分环境;T_1、T_2、T_3、T_4处理定植100 d的土壤含水率较定植20 d的下降24.9%、21.54%、19.18%和16.93%,水头压力越高,下降幅度越小,土壤水分环境越稳定;定植初期,滴灌土壤水分环境对植株生长有利,番茄生长较好,随着生育期的延长,微润灌地埋优势充分发挥,后期微润灌番茄生长明显优于滴灌处理;在整个生育期内,番茄株高及茎粗的生长量、生长速率均随着水头压力的提高逐渐增大;番茄在开花坐果期和结果盛期耗水量较大,苗期和结果末期耗水量相对较低,全生育期T_1、T_2、T_3、T_4处理耗水量分别为192.3、216.4、235.8、262.3 mm,水头压力越高,耗水量越大;各处理水分利用效率表现为CK相似文献   

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.     

东风渠灌区土壤水热环境及气象影响因子的响应研究

土壤水热环境对作物生长有着重要影响，为了确定东风渠灌区土壤水热变化特征及其气象影响因子，对灌区土壤温度和水分数据进行了为期一年的观测，利用变异系数Cv和Pearson相关法对灌区土壤水热数据进行了处理分析，结果表明：(1)土壤温度在夏季偏高，各层土壤温度表现为：表层土壤>深层土壤；冬季偏低，各层土壤温度表现为：表层土壤<深层土壤；在雨季时，土壤水分波动较大，值相对较高，一定程度上反映了各层土壤持水能力的高低：40 cm>20cm>60 cm>10 cm；(2)晴天土壤温度波动一般大于雨天，而雨天发生有效降水时，其土壤水分波动大于晴天；(3)非雨天，空气温度与土壤温度（正相关）、土壤水分（负相关）相关性最好；雨天，土壤温度与相对湿度相关性最好（正相关），雨天土壤水分与空气温度相关性最好（正相关），气象因子对土壤水热的影响随土壤深度增加，逐渐递减。研究成果对于完善灌区土壤水热变化理论，对灌区农业生产活动中土壤水热管理具有重要意义。     

不同质地和夹层位置对层状土入渗规律的影响

为了对比夹层位置和土壤质地变化对层状土入渗特征的影响,选用2种土壤、设置3个夹层位置进行了积水入渗试验.结果表明：在夹层位置为距土表5～10,10～15和20～25 cm这3种情况下,湿润锋到达土层界面的时间和相应的累积入渗量随夹层位置和夹层土壤质地的差异而有所不同.夹层的层位越靠上,湿润锋到达夹层分界线所需要的时间越短,相应的累积入渗量越小.距土表10～15 cm的夹层位置减渗效果最好;夹砂层位置越深,其对入渗率的改变程度越明显,入渗率曲线整体抬高.累积入渗量及湿润锋在水分进入夹层界面前随时间延长而非线性递增,而在水分进入层界面之后趋于线性变化,两者之间具有概化的线性关系,且其线性关系随夹层位置的变化而不同.层状土的土壤含水率分布具有不连续性,同时还受夹层土壤质地的影响.总体上,夹层位置变化对不同质地层状土的入渗有明显影响.     

“科瀚98”保水剂在春小麦——玉米带田上的应用试验研究

以“科瀚98”高效抗旱保水剂为材料，采用沟施方法在干旱缺水的民勤沙漠绿洲区春小麦－－玉米带田中进行了保水剂应用研究。试验结果表明，沟施保水剂时，在土壤垂直剖面20－40cm处形成阻水层，且该层含水率较高，但对深层土壤含水率影响不大；在灌水量适宜时保水剂沟施对玉米叶面积、根密度、产量等均有正效应。但灌水量较小时施用保水剂效果不显著甚至会造成减产。     

适宜的渗灌灌溉方式提高灌区水分利用效率及黄花菜产量

为探索宁夏红寺堡灌区地下渗灌灌溉方式影响水资源高效利用、黄花菜经济效益，采用不同灌溉方式(常规灌溉CK、单管单行D1、双管单行D2、地表渗灌S1、地下渗灌S2)对多年生黄花菜生长指标、产量、水分利用效率及土壤水分变化规律进行研究。结果表明：不同灌溉方式下黄花菜土壤垂直方向水分变化主要在0～60 cm内幅度较大，各处理随着深度的增加土壤含水率逐渐降低，水平方向各处理在20～40 cm处土壤含水率最大；各处理随着黄花菜生育时期的变化，叶片叶绿素相对含量逐渐增加，CK与其他处理叶片叶绿素相对含量和氮含量存在显著差异(P<0.05);S2处理在各生育时期株高最高，与其他处理存在显著差异(P<0.05),D2处理花薹最粗为4.59mm，与CK、D2、S1处理无显著差异(P>0.05);CK处理属常规灌溉方式，耗水量最大402.01 mm,S2处理花蕾最长、单个花蕾重最重、产量最大分别为11.86 cm、4.38 g和15 446 kg/hm²，与其他处理均存在显著差异(P<0.05);S1处理水分利用效率最大为4.66 kg/m³     

双点源滴灌条件下土壤湿润锋运移规律研究

通过模拟试验,研究了不同滴头流量、灌水量和滴头间距下双点源滴灌水分交汇作用对湿润锋运动规律的影响,结果表明:在交汇界面,湿润锋水平和垂直入渗距离与入渗时间符合多项式关系,在未发生交汇的平面符合幂函数关系。相同条件下,交汇界面处的水分向外扩散距离与距滴灌点源相同距离处未发生交汇的水分扩散距离相比增加了30%,湿润锋前沿处的含水率比其增大了81%。在滴头流量为0.8 L/h、灌溉水量17.0 L条件下,双点源交汇入渗在结束灌水时湿润锋水平和垂直湿润距离分别为31.0 cm和33.3 cm,比单点源入渗分别大1.0 cm和1.3 cm。此外,通过试验发现,增大滴头流量、灌水量或缩小滴头间距均能有效改善土壤湿润体的均匀性。     

水氮量对层状包气带土壤氮素迁移累积的影响分析

采用田间小区试验,研究夏玉米/冬小麦轮作期间不同水氮处理对0~450cm土壤NO-3-N、NH+4-N和总N迁移累积的影响。结果表明,层状包气带土壤的质地和结构对水分、NO-3-N和总N在土层中的分布均有显著影响,而土壤结构只对NH+4-N有显著影响。不同水氮处理对土壤NO-3-N、NH+4-N和总N的直接影响深度分别为400、200和120cm,间接影响深度都为400 cm。单次灌水量52.5 mm、单次施氮量195 kg/hm2的处理土壤NO-3-N在0~250cm土层发生明显的迁移现象;而单次灌水量105 mm、单次施氮量大于等于130kg/hm2的处理在0~400 cm土层发生明显的迁移现象。对于“壤土-砂土-壤土” 结构的包气带土壤,土壤中NO-3-N、NH+4-N和总N质量比从大到小为：380~450 cm壤土土层、0~120 cm壤土土层、120~380 cm砂土土层、380~450 cm特殊的壤土土层对水分和氮素的迁移起到了阻碍作用。建议当地种植夏玉米/冬小麦期间,单次灌水量为52.5 mm、施氮量为65 kg/hm2。     

特早熟棉区棉花膜下滴灌灌溉制度

农十师南部灌区184团属新疆特早熟棉区,在传统灌水方式和种植方式下,作物生长期短,产量低,一直属于风险棉区.针对北疆荒漠区棉花膜下滴灌技术,分析当地棉花生长、需水规律,各生育期适宜土壤含水率,计划湿润层深度,制定出合理的节水灌溉制度.建议秋冬季土壤保墒采用棉田带茬灌水技术,为春季早播创造条件,延长生育期,充分利用当地光热资源,使北疆特早熟棉区适时早播、棉花长势稳定高产质优.同时提出灌溉制度的拟定应包括全生育期灌水量和非生育期灌水量.     

斥水性砂土水-气形态及其对斥水-亲水转化的影响分析

处于地球表面的土壤,尤其是耕作层土壤,受外界因素影响其接触角可能会发生改变。通过试验对不同接触角的壤质砂土中的孔隙水-气形态分布状况进行研究,试验结果表明:砂土颗粒与孔隙水间的接触角增大会使表层土壤中水封闭土层厚度减小,但接触角增大到一定值后,水封闭层的厚度不再发生变化。随着接触角的增大,气封闭层的厚度不断减小。与连续固体表面不同,砂土颗粒的接触角小于90°甚至降低至36°也会出现明显的斥水现象,但随着砂土中饱和度的增大,斥水现象会消失,砂土斥水与亲水转化时对应的饱和度与水封闭向双开敞转化时对应的饱和度基本一致,因此,砂土亲水与斥水转化时对应的临界含水率与孔隙水气分布形态密切相关,通过理想模型对两种不同水-气形态下土壤的基质吸力变化分析可以发现,产生这种现象是因为当土壤由水封闭变为双开敞时,水-气交界面在液体侧的曲率中心消失(接触角小于90°),气-液界面引起的基质吸力恒为"正"。     

考虑空气影响的干旱区土壤水分运移模式研究

在前人研究的基础上,根据石河子垦区的实际情况,确定模型特定的边界条件及参数,建立适合该区的包气带-饱和带水、气二相流的质热传输模型,模拟土壤水分、温度的动态变化,并利用实测土壤温度、土壤含水率数据进行模型检验。结果表明:模拟的土壤温度和含水率能够较好地反映实测值的变化规律,各土层模拟精度评价指标表明考虑空气影响的模拟结果更接近实测结果。对于9.7 mm日降水量的入渗深度,耦合模型可影响20 cm深土壤含水率,单相模型可影响到30 cm深左右。降水当日考虑空气模拟的蒸发速率比不考虑空气模拟的蒸发速率大7.7%;降水后1 d,不考虑空气影响导致蒸发速率比考虑空气的小3.19%。计算模拟期2种模型土壤总蒸发量,相差不大。根据2种模型水量平衡分析结果对比蒸发量的计算值与模拟值,发现考虑空气影响的模型模拟结果更可靠。