不同方法测定紫色土坡耕地入渗性能试验研究

点源入渗法是一种应用数字图像软件计算土壤入渗性能的精密型新方法。为了准确测得紫色土区坡耕地土壤入渗性能,采用3种方法(点源入渗法、双环法和环刀法)对其进行测定。并对不同方法之间的试验结果进行分析和比较,以评价点源入渗法在紫色土区坡耕地土壤入渗测定的应用性。结果表明:点源入渗法与双环法测定土壤入渗过程规律具有一致性,初始入渗速率很大,而后入渗速率迅速减小并趋近于一个稳定值,其中以点源入渗法测定土壤入渗速率在试验过程中表现出的规律性最好;3种方法测得的入渗率随时间变化过程用Kostiakov模型拟合的效果均较好,以双环法的最好,点源入渗法次之,环刀法最差;3种方法测得的入渗性能各项指标(初渗速率、稳渗速率和平均入渗率)有一定差异,除初渗速率外,双环法测得的数值最大;点源入渗法在紫色土坡耕地测定土壤入渗性能试验中有较好的应用性。     

不同煤矸石厚度及位置对土壤水分入渗过程的影响

矿区土壤煤矸石的存在能够改变土壤的某些物理特性,并影响土壤水分入渗过程。采用一维定水头垂直入渗室内土柱模拟试验,对5种不同煤矸石厚度(0,4,8,12,16cm)及3个位置(上层、中层、下层)的土壤水分入渗过程进行研究。结果表明,煤矸石覆盖土壤表层有利于土壤水分入渗,土壤水分累积入渗量和稳定入渗速率随着煤矸石厚度(0～16cm)的增加呈现增大的趋势,但煤矸石厚度较大(8,12,16cm)或较小(0,4,8cm)时土壤稳定入渗速率差异不显著。当煤矸石位于中层时,煤矸石的存在抑制了土壤水分入渗过程,土壤水分稳定入渗速率随着煤矸石厚度(4～16cm)的增加而变大,但煤矸石厚度为12,16cm时土壤稳定入渗速率差异不显著。煤矸石位于下层时,煤矸石厚度对土壤水分入渗过程影响较小。不同煤矸石厚度情况下,煤矸石位于上层时累积入渗量最大,而位于中层时累积入渗量最小。与Philip方程相比,Kostiakov入渗模型可以更好地反映含有煤矸石土壤的累积入渗量变化过程。     

耕作导致的土壤再分布对土壤水分入渗的影响

利用梯级法、DEM和模型法研究三峡库区传统锄耕条件下的耕作侵蚀速率,同时采用双环法测定未进行耕作扰动区、耕作侵蚀区和堆积区土壤入渗特性的变异。结果表明,本研究区坡度为12.63%的线性坡的单次耕作侵蚀速率为25.02 t/hm2;各小区的土壤入渗速率和入渗时间均可以用Kostiakov公式(f=a·t-b)进行很好的拟合,然而耕作侵蚀区、耕作堆积区和未扰动区之间由于土壤紧实度和耕层深度变化而对土壤水分的入渗特性具有非常显著的影响。相对于耕作堆积区,耕作侵蚀区的土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和累计入渗量均具显著减低,因而会显著地加强水蚀作用。与此同时,单纯耕作松土导致的土壤紧实度变小被证明能够显著增强土壤入渗能力,因而能够显著地增加入渗量,从而减少水蚀强度。     

希拉穆仁天然草地不同群落土壤入渗特征

为了解希拉穆仁天然草地土壤入渗特征,以未经人为干扰的围封草地为研究对象,利用双环法测定了以蒙古韭(Allium mongolicum)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、羊草(Leymus chinensis)、洽草(Koeleria asiatica)、克氏针茅(Stipa krylovii)、短花针茅(Stipa breviflora)6种植物为优势种的不同群落土壤入渗过程,分析其入渗特征及影响因素。结果表明:各样地土壤入渗速率随时间变化过程大致分为3个阶段,土壤入渗速率在0~10min呈急剧下降阶段,10~30min呈缓慢降低并趋于稳定阶段,30min后达到稳定阶段。通过对不同群落稳渗速率及达到稳渗前累积入渗量对比分析,发现不同群落间土壤入渗性能存在较大差异,其中,洽草群落土壤入渗性能最好,其次是羊草群落,银灰旋花群落土壤入渗性能最差,其原因是由于不同群落间土壤结构的差异性所致。通过相关性分析可知,土壤容重、最大孔隙度、非毛孔隙度是影响该地区土壤入渗的关键因素。利用Honton模型能准确描述研究区土壤入渗随时间变化情况。     

神府东胜煤田复垦区土壤入渗特性的试验研究

土壤入渗性能是最基本的土壤物理特性之一。复垦区土壤的结构组成复杂,入渗特性有别于非矿区土壤。本文以神府东胜煤田马家塔复垦区为研究对象,利用圆盘入渗仪分别测定了复垦区乔木、林地、荒地、灌木林地和草地的土壤入渗特性,用经典统计学方法对复垦区土壤入渗性能的空间变异性进行了分析。实测结果表明,不同土地利用方式下的土壤入渗特性有较大的差异;在测定范围内,乔木林地、荒地、草地和灌木林地的稳定入渗率均表现出0 cm>—3 cm>—15 cm的规律性,其中草地稳定入渗率随吸力的变化更明显。研究表明:乔木林地稳定入渗率和累积入渗量的变异系数分别为0.58和0.49.属于中等变异。     

石漠化区退耕驱动下露石岩-土界面土壤渗透特性变化

为揭示退耕对石漠化区露石岩—土界面土壤渗透特性的影响,以典型石漠化坡耕地为对照,选择休闲地、退耕灌草和果园为研究对象,采用环刀法研究了平直、外凸和内凹型露石岩—土界面土壤渗透特性。结果表明:(1)不同退耕类型岩—土界面土壤入渗过程及特征差异较大,从初始入渗率到稳定入渗率衰减幅度在0.350~55.756 mm/min,而不同岩—土界面形状间土壤入渗速率差异较大;(2)不同退耕类型岩—土界面土壤入渗速率的主要影响因素为毛管孔隙度和非毛管孔隙度,初始入渗率、平均入渗率和稳定入渗率均与毛管孔隙度呈极显著负相关(p＜0.01),而初始入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关(p＜0.05);(3)与Kostiakov模型和Philip模型相比,Horton模型对不同退耕类型岩—土界面土壤入渗过程拟合适用性最好,可以更好地模拟和预测不同退耕类型岩—土界面土壤入渗过程和入渗能力;(4)主成分分析评价不同退耕类型岩—土界面土壤入渗能力大小为坡耕地(0.99)＞休闲地(0.16)＞退耕灌草地(-0.43)＞退耕果园(-0.72)。退耕明显降低石漠化区露石岩—土界面土壤入渗能力,这种降低在外凸型岩—土界面最为显著。研究结果可为深入认识退耕对石漠化区岩—土界面水分渗漏提供科学依据。     

城市绿地空间径流下渗与海绵设施参数研究

[目的] 对城市绿地空间径流下渗特性与海绵设施参数进行研究,为城市建成区绿地空间海绵设施构建提供理论支持。[方法] 以江西省南昌市为例,通过土壤颗粒级配和SPAW(Soil-Plant-Air-Water)模型演算获取土壤特性参数;利用单环现场实测结合Matlab拟合霍顿(Horton)入渗公式,获取初始、稳定入渗率与衰减系数;通过HYPROP2与HYPROP-Data Evaluation Software(HYPROP-DES)测定土壤水张力以及非饱和导水率。[结果] 现场入渗开始5～10 min后基本达到稳定入渗过程,且稳定入渗率大部分低于100 mm/h;入渗过程受水文土壤分组差异以及人为扰动等影响较大;土壤在完全饱和状态下约需7 d可以恢复到初始状态的下渗速率;基于RECARGA模型构建了海绵城市理念下绿地空间海绵设施改建技术路线。[结论] 3种方法推演绿地土壤下渗过程可提高海绵设施关键参数设计精度。模型演算过程需考虑初始含水率与现场因素影响。     

不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素研究

土壤入渗性能是土壤侵蚀研究的热点内容,其值受土壤理化性质的影响较大。为了准确测得紫色土区不同土地利用类型土壤入渗性能,采用一种新方法——点源入渗法对其进行测定,并对不同土地利用类型土壤入渗性能与其理化性质进行了相关性分析。结果表明:(1)不同土地利用类型土壤理化性质差异性较大,土壤初始含水率、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、0.25mm团聚体含量和有机质含量基本上是表层土大于下层土;(2)不同土地利用类型土壤入渗性能差异较大,初渗速率和平均入渗率大小基本表现为林地坡耕地草地,稳渗速率则为坡耕地林地草地,达到稳渗时间为坡耕地林地草地;(3)初渗速率与湿筛MWD值和结构破坏率呈显著正相关,与毛管孔隙度呈显著负相关;(4)稳渗速率与非毛管孔隙度呈显著正相关,与容重呈显著负相关;(5)平均入渗率与非毛管孔隙度和结构破坏率呈正相关,其相关系数较大,与土壤容重和毛管孔隙度呈负相关,其相关系数绝对值较大。本研究可为紫色土区土壤入渗的研究提供理论依据。     

黄土高原土壤入渗速率的研究

根据黄土高原土壤入渗速率的明显地域差异,绘制了黄土高原土壤入渗速率分区图;文中对比了用双圈法测得的土壤稳定入渗速率与用水文资料推出的小流域土壤稳定入渗速率.     

土壤温度对土壤水分入渗的影响

为了解温度对土壤水分人渗参数的影响,研究了黄土高原三种典型土壤(神木风沙土、安塞黄绵土、杨凌蝼土)在不同温度(18℃,25℃-27℃.30℃,35℃)时的人渗特征.用幂函数对湿润锋距离与时间关系进行拟合.并用Philip入渗公式对累积人渗量及入渗率进行拟合.结果表明:(1)温度对湿润锋的影响主要是通过对参数a的影响来实现.而对土壤水分人渗率的影响主要是通过吸湿率S起作用;(2)随着温度的升高,同种土壤水分入渗达到某一深度所用时间缩短.但不同质地的土壤之间的差别较大;(3)随着温度的升高.湿润锋运移速率和入渗速率增加,且湿润锋运移速率及人渗速率与温度和时间关系可用多元复合幂函数关系拟合;(4)温度对同一土壤湿润锋运移速率和水分人渗速率的影响随着温度的变化而变化.在较低温度区温度对其的影响大于较高温区.