波涌灌间歇供水表面密实层特性的实验研究

根据田间试验、前人的研究成果及现代控制理论中“黑箱”理论的思想，作者提出波涌灌入渗的结构模型。进而提出定量描述波涌灌土壤性能变化的指标表面密实层的饱和导水率ｋｓ和糙率ｎ值。利用成层土壤入渗理论推导出求解表面密实层饱和导水率ｋｓ的公式，设计出定量测定有关参数的试验方法，并用入渗仪定量测出有关参数的量值。同时研究了表面密实层饱和导水率ｋｓ与土壤机械组成、土壤容重、供水中断时间的定量关系。建立了表面密实层饱和导水率ｋｓ的求解模型，并且用试验方法定量测出表面密实层的糙度ｎ值，ｎ值约为０．０２５。为波涌灌效果的描述及波涌灌系统模拟奠定了基础。     

地下水浅埋下层状土壤波涌畦灌间歇入渗模型研究

为进一步揭示地下水浅埋下的层状土波涌畦灌间歇入渗机制,通过试验资料分析与理论研究,建立了波涌灌间歇入渗条件下的层状土Brook-Corey和Green-Ampt（BC-GA）改进入渗模型,推导出层状土间歇入渗湿润锋面水吸力与湿润锋运移深度的函数关系,确定了含砂层内部土壤饱和导水率、进气吸力是层状土间歇入渗运移距离变化的主要影响参数。周期数增大,上层土壤饱和导水率减小,饱和含水率减小,进气吸力增大,夹砂层内部仅进气吸力随周期数增加而增大。根据BC-GA模型计算不同埋深的含砂层土壤间歇入渗特性及湿润锋运移特性,对比分析指出,周期数增加,相同含砂层埋深下的累积入渗量减小,湿润锋运移距离增大;含砂层埋深增加,相同供水周期的累积入渗量增大,湿润锋增大;供水周期达到最大时,含砂层埋深对累积入渗量和湿润锋运移距离影响减小。     

地下水浅埋下的层状土壤波涌畦灌间歇入渗模型研究

为了进一步揭示地下水浅埋下的波涌畦灌层状土间歇入渗水分入渗机制,通过试验资料分析与理论研究,建立了波涌灌间歇入渗条件下的层状土BC-GA(Brook-Corey和Green-Ampt)改进入渗模型,确立了层状土间歇入渗湿润锋面水吸力与湿润深度的函数关系,表明其湿润锋面水吸力随深润深度的增加逐渐减小,确定了含砂层内部土壤饱和导水率、进气吸力变化是层状土间歇入渗运移距离变化的主要影响参数,周期数增大,上层土壤饱和导水率减小,饱和含水率减小,进气吸力增大,夹砂层内部仅进气吸力随周期数增加而增大;根据BC-GA模型计算不同埋深的含砂层土壤间歇入渗特性及湿润锋运移特性对比分析指出,周期数增加,相同含砂层埋深下的累积入渗量减小,湿润锋运移距离增大;含砂层埋深增加,相同供水周期的累积入渗量增大,湿润锋增大,供水周期达到最大时,含砂层埋深对累积入渗量和湿润锋运移距离影响减小。该研究为波涌灌技术进一步发展奠定了科学基础。     

基于Green-Ampt和Philip模型的波涌灌间歇入渗模型研究

为了进一步揭示波涌灌间歇入渗的影响机制与规律,基于Green-Ampt和Philip入渗模型理论,建立了波涌灌间歇入渗分区模型,将第2供水周期及其后的供水周期内形成的入渗湿润区分别划分为重力势湿润区和基质势湿润区,并阐述了基于间歇入渗过程湿润区的分区入渗理论,通过Green-Ampt模型和Philip模型参数间的内在联系,建立了关于土壤体积含水率增量与累积入渗量之间的数学模型,并进一步根据土壤体积含水率增量与累积入渗量之间的线性图形特征,确定了不同分区下各供水周期的水分运动参数,分别为湿润锋面处吸力hf与表征饱和导水率Ks,且各间歇周期供水阶段的hf随着周期数的增大呈减小趋势,最后,利用分区模型将不同供水周期下的累积入渗量与湿润锋运移距离计算值同实测资料相比较,与实际值相比总体平均相对偏差分别为3.6%和8.6%,改进模型的适用性较好,拟合精度较高。因此,该模型可以较准确地描述波涌灌间歇入渗机理,为波涌灌灌水技术的合理设计提供了理论依据。     

沼液理化性质对土壤饱和导水率的影响

文章为探求沼液对土壤饱和导水率的影响,采用变水头渗透试验的方法系统研究了不同容重条件下沼液理化性质对土壤饱和导水率的影响,并采用多元逐步回归分析方法筛选了沼液理化性质对土壤饱和导水率的主要影响因子。结果表明,沼液入渗过程中,土壤饱和导水率随土壤容重的增加而降低;沼液配比、沼液电导率、沼液黏度、沼液干物质的量和土壤饱和导水率均呈拟合优度很好的负相关指数函数关系,且方程均具有极显著的统计学意义;沼液pH值和土壤饱和导水率呈负相关的抛物线关系,采用一元二次函数方程能够很好反映土壤饱和导水率随沼液pH值增减的变化特征;多元逐步回归分析表明沼液理化性质均与土壤饱和导水率存在极显著的相关性,其中沼液干物质的量和沼液黏度是影响土壤饱和导水率的主要因子。由此可见,土壤饱和导水率会受到沼液理化性质的影响,在研究分析沼液入渗对土壤饱和导水率影响时,不仅要考虑土壤机械组成、土壤容重、土壤有机质含量等土壤因素带来的影响外,还要考虑沼液理化特性对土壤饱和导水率产生的影响。     

土壤渗透特性的圆盘张力入渗法测定研究

以川中丘陵区紫色土为研究对象,采用圆盘张力入渗法,测定坡耕地和林地土壤在5个水头下(0、-1、-3、-6、-9cm)的导水率曲线,并对比分析野外圆盘张力入渗法和环刀土样室内降水头法测得的土壤饱和导水率的差异。结果表明,土壤稳定入渗率和非饱和导水率随负压绝对值的增大而降低,且坡耕地的变化幅度大于林地。野外圆盘张力入渗法测得的饱和导水率明显高于环刀土样降水头法的测定值。基于研究结果,推荐使用圆盘张力入渗法测定导水率曲线和饱和导水率。     

波涌灌土壤的粒度组成研究

本文通过对宝鸡峡灌区波涌灌和连续灌前后大量土壤取样的粒度组成分析认为，灌水对农田土壤粒度组成的时空分布的影响是个长期的效应。波涌灌灌水技术参数，除入沟、畦流量外，放、停水时间及循环率对土壤的粒度组成没有明显的影响。灌水过程中入渗携带的极少的细颗粒并不是波涌灌表层土壤导水率降低的原因。     

波涌灌土壤的粒度组成研究

本文通过对宝鸡峡灌区波涌灌和连续灌前后大量土壤取样的粒度组成分析认为，灌水对农田土壤粒度组成的时空分布的影响是个长期的效应。波涌灌灌水技术参数，除入沟，畦流量外，放，停水时间及循环率对土壤的粒度组成没有明显的影响。灌水过程中入渗携带的极少的细颗粒并不是波涌灌表层土壤导水率降低的原因。     

不同入渗水头和容重作用下饱和导水率变化特征研究

蓄水坑灌法是一种适用于我国北方干旱地区果林灌溉的新型灌水方法。蓄水坑灌条件下的土壤水分入渗是在变水头条件下进行,而变水头条件下的饱和导水率研究又是变水头、复杂边界条件下的蓄水坑入渗研究的基础。以入渗水头为试验控制因子,分别进行了三种土壤在不同入渗水头作用下的饱和导水率和三种土壤分别在不同的土壤容重条件下不同入渗水头的土壤饱和导水率试验。试验结果表明：入渗水头对土壤饱和导水率有显著的影响,随入渗水头的增大,土壤饱和导水率呈逐渐减小的趋势;对同一种土壤,随着容重的逐渐增加,入渗水头对其影响的显著性逐渐降低。     

多维入渗理论在测量土壤水力特性参数中的应用

张力渗透仪是一种根据多维入渗原理进行土壤水分和溶质运移参数原位测量的仪器。介绍了张力渗透仪的测量原理和方法，并用盘源入渗试验得到人工填装土壤的饱和导水率、与土壤渗透仪测定的结果进行了比较，表明利用多维入渗理论所测数据与渗透仅测定结果接近，可用于土壤水分特性参数的测量。     

不同硝酸钾溶液浓度对垂直一维入渗特性影响研究

通过室内不同浓度溶液的垂直一维入渗试验,分析了不同浓度碳酸钾溶液影响下的湿润锋和累积入渗量的变化规律以及土壤含水量和硝态氮浓度的分布规律,由不同浓度溶液累积入渗量,依据GREEN-AMPT入渗模型,反推出湿润锋面平均吸力和饱和导水率,结果表明增大溶液浓度提高了垂直一维入渗的饱和导水率,但减小了湿润锋面的平均吸力,溶液浓度通过影响湿润体的饱和导水率和湿润锋面的平均吸力来影响入渗量,二者的综合作用是增大了入渗量。     

植被群落演替对土壤饱和导水率的影响

土壤饱和导水率是表征土壤入渗能力的重要参数,对不同土地利用类型反应敏感。为了揭示植被演替对土壤剖面上饱和导水率的影响规律,采用恒定水头法测定了天童林区155 a植物群落演替序列60 cm深土壤剖面上的饱和导水率。结果表明,不同演替阶段饱和导水率均随土壤深度增加迅速降低,在0～20 cm土层内,各演替阶段饱和导水率均存在极显著差异,0～60 cm土层内饱和导水率的平均值从裸地、石栎+檵木灌丛、马尾松林、木荷+马尾松林、木荷林到栲树林升高极为显著,植物群落演替到灌丛阶段,平均饱和导水率已与裸地存在显著差异,演     

泰安棕壤土不同土地利用类型饱和导水率比较

为了分析土地利用类型对土壤饱和导水率的影响,利用单环入渗概化解法对泰安棕壤土草地、麦地、果树行间裸地3种土地利用类型饱和导水率进行研究.结果表明:草地、麦地、果树行间裸地的饱和导水率、入渗速率以及累计入渗量呈现依次降低的变化趋势.随着时间的增加,累计入渗量不断增加,试验时间120 min内,草地累计入渗量最大,数值为78.564 cm;麦地入渗量次之,数值为67.609 cm;果树行间裸地入渗量最小,数值为30.082 cm.利用实测累计入渗量与观测时间的拟合关系,得到3种土地利用类型累计入渗量的表达式,对累计入渗量进行估算,草地、麦地、果树行间裸地累计入渗量计算值与实测值相对误差分别在6,8,7 min后波动在5%以内,在15,52,56 min后波动在1%以内,同时推求了草地、麦地和果树行间裸地3种不同土地利用类型下的土壤饱和导水率K_s分别为0.073 1,0.032 9,0.015 8,以期为不同土地利用类型对原状土饱和导水率的影响研究提供参考.     

利用圆盘入渗仪测定土壤水动力参数的入渗特征试验研究

通过圆盘入渗试验,分析了4种土壤在5个负水头下(-1、-3、-6、-9和-12 cm)的入渗特征。结果表明,随着负水头的增加,4种土壤的稳定入渗率、吸湿率和非饱和导水率总体表现减小的趋势,同时,在相同负水头条件下,入渗率、吸湿率和非饱和导水率大小规律表现为塿土盐碱土3盐碱土2盐碱土1。根据实测资料确定了不同负水头下非饱和导水率的Gardner指数模型参数,为盐渍化土壤水力参数的确定提供理论参考。     

聚丙烯酰胺(PAM)对土壤水分蓄渗能力的影响

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种土壤结构改良剂在我国正处于试验应用阶段。为了更好地了解其作用效果,掌握其作用机理,探求其使用方法,通过试验,分别对施用不同浓度比例PAM的试验土壤的积水入渗情况、饱和导水率值、保水情况、土壤容重进行了测定。结果发现,各种处理土样与对照相比,①积水入渗速率和饱和导水率值都有所降低。②各处理土样的蓄水能力增强,保水能力未见提高。③土壤容重有一定程度的降低。④以上各种趋势随PAM施用量的增大而增强。     

基于多水头稳态入渗的土壤参数求算方法研究

基于单环入渗理论,推导出了多水头稳态入渗条件下土壤水入渗参数的求算方法,分析比较了双水头与多水头方法测量的入渗参数的差异.结果表明,多水头方法比双水头条件下获取的饱和导水率稳定性强、变异性弱,与多个双水头求算结果的均值十分接近;多水头下的测量结果与多个双水头均值有很好的线性相关性;双水头入渗中,积水深度相差10和15 ...     

容重对黏壤土土壤水分特征曲线的影响

土壤的容重影响土壤孔隙比,从而影响土壤的渗透特性,为研究容重对黏壤土土壤水分特征曲线的影响,选用淮河王家坝附近4个不同容重的黏壤土,采用压力膜法测定其土壤水分特征曲线,用变水头法测定饱和导水率,应用RETC软件中的van Genuchten模型进行拟合。结果表明:在相同的吸力时,黏壤土含水率随容重增加而增加;饱和导水率与容重呈负线性相关(R2=0.963 5),黏壤土饱和含水率θs、残余含水率θr和参数a值与容重呈显著负相关;田间持水率和有效含水率也随容重增加而增加;不同容重的黏壤土非饱和导水率随含水率而增加,在含水率小于0.4 cm~3/cm~3以内,非饱和导水率曲线呈平直状,说明非饱和导水率变化不大,此时的非饱和导水率非常小。当含水率大于0.4 cm~3/cm~3时,非饱和导水率曲线呈陡直状,非饱和导水率变化很大,非饱和导水率相同时,含水率随容重的增加而减小。研究成果可为黏壤土入渗及蒸发数值计算提供支持。     

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.     

磁化微咸水一维水平吸渗特征与水分运动参数分析

为探明磁化微咸水的水分运动规律,通过室内一维水平土柱吸渗试验,研究了不同矿化度(0.14、2、3、4、6 g/L)磁化微咸水的水平吸渗特征及其对土壤水分运动参数的影响。结果表明:不同矿化度的磁化微咸水最终累积入渗量与湿润锋深度均显著降低,湿润体平均含水率比未磁化微咸水增加了2.03%~6.11%,磁化微咸水入渗能够增强土壤持水能力,有利于改善土壤水分分布。相对于未磁化微咸水,磁化微咸水PHILIP入渗模型吸渗率S降低了7.71%~12.11%;磁化与未磁化微咸水的饱和导水率K s、相对饱和导水率ΔK s均与入渗水矿化度呈现较好的二次多项式关系。微咸水经过磁化处理后,BROOKS COREY模型形状系数n相对减小,而进气吸力h d相对增大;土壤非饱和导水率及其增长速率均降低,而相同土壤水吸力能够吸持的土壤含水率增加;土壤水分饱和扩散率D s与起始扩散的土壤含水率均有所增加。研究表明,磁化微咸水入渗过程中的土壤水分运动参数发生了改变,其作用效果与微咸水矿化度密切相关。     

山西省煤矿区地表水文过程的空间模拟研究

为研究煤炭开采对山西省长河流域地表水文过程的影响,构建了天然植被和种植植被的降雨截留模型,采用改进的Green-Ampt模型构建了土壤入渗模型,利用数字高程模型建立数字水系构建了径流汇流模型。通过定量对比、地统计学方法分析了煤炭开采对植被覆盖度和土壤饱和导水率的影响,并设立3种不同降雨强度进行情景模拟分析。结果表明:2000-2015年矿区平均植被覆盖度从0.382增加到0.460,矿区的平均土壤饱和导水率34.375 cm/d小于非矿区的44.426 cm/d。2.5 mm/h降雨强度下,降雨大部分被植被截留,较少渗入土壤;8 mm/h降雨强度下,植被冠层截留量达到最大,降雨经植被截留和土壤入渗后,研究区地表难以形成径流;16 mm/h降雨强度下,降雨会在短时间内形成积水并进行汇流,汇流量于流域西南出口达到最大值。