4种土壤入渗测定方法的比较

入渗是土壤的基本物理性状,与降雨产流、侵蚀、非点源污染等过程密切相关,快速、准确测定土壤入渗速率具有重要的意义。以黄土高原沟壑区安塞水土保持综合试验站大豆地的黄土为测试土壤,利用双环、单环、圆盘入渗仪、Hood入渗仪4种方法测定了土壤入渗性能,并以双环法测定的稳渗速率、Hood仪测定的饱和导水率、单环/双环和圆盘测定的累积入渗量为基础,比较分析了4种方法各自的优劣。结果表明,单环、圆盘、Hood测定的稳渗速率分别为双环的116%,111%和225%,双环、单环、圆盘测定的饱和导水率分别为Hood的65.8%,75.1%和105%,双环、单环、圆盘达到稳渗时间分别为100,80和30min。说明圆盘测得的稳渗速率、饱和导水率最接近标准值,而且省时省力省水,更适合于野外实验。     

高含沙水流对管道穿越工程的影响

1999年7月14日靖边至西安的天然气管线在陕西省富县洛河穿越处断裂,引起了省政府和社会的关注.为总结经验,通过实地踏勘,结合以往的研究,从水流泥沙条件及设计方面就该事故发生原因进行了分析.结果表明造成事故的主要原因除管线埋设位置不利外还有对高含沙水流特性认识不足,对高含沙洪水冲刷规律认识不足,致使设计配重和设计埋深不够.建议在管道穿越多沙河流时,一定要按高含沙水流特点进行设计埋深的研究计算.     

泾河流域高含沙水流的尺度效应研究

基于泾河流域1965—2014年5—9月的逐日降雨量、逐日径流量和逐日含沙量数据,选取日含沙量≥100kg/m3作为高含沙水流,分析了泾河高含沙水流的空间特征及其变化,并参考降雨量探讨变化成因。结果表明,研究期内泾河流域的高含沙水流变化可以分为3个阶段:1965—1978年为多发期,1979—1990年为略微减少期,2006—2014年为显著减少期。将泾河流域分为南北两个分支,高含沙水流具有明显的尺度效应,北支的产沙模数随流域面积增加而减少,产流模数随流域面积增加而增加,南支的产沙模数随流域面积增加而增加,产流模数也随流域面积增加而增加。南北两个分支的产流模数和产沙模数在3个阶段经历了相似的变化,先是1979—1990年略微减少,之后在2006—2014年显著减少,使最初的复杂尺度效应转变为后期简单的线性尺度效应。分析结果说明泾河流域内部各区域在水土保持措施长期实施下高含沙水流均得到有效控制。     

人工林地含沙径流的入渗特性研究

 为探索人工林地含沙径流入渗性能,以便客观评价人工林的水源涵养作用,指导集水造林整地工程设计,采用双环法,对2种土壤质地带上刺槐人工林地的浑水入渗性能,以及含沙量和泥沙粒度对土壤入渗性能的影响进行了研究。结果表明,含沙径流可显著削弱人工林地土壤的入渗性能,降低天然降水与土壤水的转换能力,其削减能力随着入渗水流含沙量、泥沙中小于0.01mm物理性黏粒含量的增加或入渗历时的延长而增大,并受到土壤质地的强烈影响。     

牟托沟流域高含沙水流与泥石流相互演化特征及其机理

震后环境下单沟高含沙水流与泥石流相互演化规律是泥石流工程防治的关键问题.以茂县牟托沟泥石流为例,探讨了牟托沟泥石流物源补给和微地貌在高含沙水流与泥石流相互演化过程中的重要性.首先分析了牟托沟地形地貌特点;其次利用容重分析了牟托沟高含沙水流与泥石流相互演化特征;最后采用一次泥石流固体物质总量的形态调查法和阶梯-深潭微地貌效应分析方法分析了高含沙水流与泥石流相互演化机理.研究表明:(1)牟托沟泥石流起动模式为冲蚀→冲沟→堵塞→溃决→泥石流的模式;(2)在弃渣和崩坡积物的影响下牟托沟易形成阶梯一深潭微地貌;(3)高含沙水流与泥石流的相互演化和一次泥石流固体物质总量关系密切.     

浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响

水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别，为揭示浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响，通过室内一维垂直入渗试验，以清水入渗为对照，设置了4个浑水含沙率水平(3%、6%、9%、12%)，研究了浑水含沙率对一维垂直入渗能力、湿润锋运移距离、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等的影响，分别提出了以浑水含沙率和入渗历时为自变量的累积入渗量模型和湿润锋运移距离模型，建立了不同含沙率的浑水一维垂直入渗落淤层厚度与入渗历时之间的关系。结果表明：浑水累积入渗量、入渗率和湿润锋运移距离均随含沙率的增加而减小，而落淤层厚度随浑水含沙率的增加而增大；入渗初期(0～20 min)的落淤层厚度较小，入渗中期(20～130 min)的落淤层厚度增加较快，而其厚度增加速率逐渐变小，入渗后期的落淤层厚度稳定增加；随着浑水含沙率的增大，滞留现象越明显，落淤层细颗粒相对含量越少，粗颗粒相对含量越多；滞留层细颗粒相对含量随着含沙率的增加而增多，其物理性黏粒含量显著高于原土壤，特别是在入渗深度为0～1 cm处。     

浑水含沙率对膜孔灌肥液入渗土壤水氮运移特性的影响

为研究浑水膜孔灌条件下含沙率对膜孔灌肥液入渗土壤水氮运移特性的影响,通过室内膜孔入渗试验,设5个含沙率水平(0、3%、6%、9%、12%),观测累积入渗量、湿润锋运移距离、湿润体内水分以及NO-3-N和NH4+-N运移变化特性。结果表明:浑水含沙率越大,湿润锋运移距离越小,相同入渗历时内湿润体体积和高含水率区域越小,湿润体内同一位置处土壤含水率越小。单位膜孔面积累积入渗量与入渗时间符合Kostiakov模型(R2>0.9,P<0.01);随着浑水含沙率的逐渐增大,入渗系数逐渐减小,而入渗指数基本不变。垂直湿润锋运移距离和减渗率均与入渗时间呈极显著的幂函数关系,含沙率对减渗率的影响主要是通过对减渗系数的影响来实现。湿润体土壤NO-3-N和NH4+-N含量随着浑水含沙率的增大而减小,且在膜孔中心附近区域其含量均较高。土壤NO-3-N主要集中分布在湿润半径10 cm范围内,湿润体水平方向及膜孔垂向土壤NO-3-N含量均随着距膜孔中心距离的增加而降低;而土壤NH4+-N主要集中分布在湿润半径5 cm范围内,湿润半径5~10 cm范围内的土壤NH4+-N含量随着土壤深度的增加而降低。研究结果可为进一步深入研究浑水膜孔灌肥液入渗提供理论依据。     

利用高含沙洪水治沙淤地的土壤养分、粒径分布特征分析

对公乌素引洪灌区风沙地（对照）、新淤地、淤后耕地的0～100cm剖面分层取样，进行土壤养分含量、土壤颗粒粒径组成的测定，以分析利用高含沙洪水淤地治沙后土壤养分、粒径的分布特征。结果表明，新淤地的速效磷含量是原状风沙土的4．2倍，速效钾的2．5倍，碱解氮的2．4倍，全氮的2．7倍，全磷的1．3倍，有机质的3．3倍，其中速效钾、速效磷含量分别达到了全国第二次土壤普查养分标准的极高、丰富等级。将高含沙洪水引人沙漠盆地，经过多年多次淤积，淤积层累计达到或超过耕作层厚度，可以将沙漠变成高质量的农田。利用高含沙洪水淤地、治沙，是减少黄河河床淤积、治理沙漠、开发农田十分有效的途径。     

高含沙水流泥沙分布特性与测验改进建议

天然河流挟带的泥沙直接影响到河流的发展变化，并给人类开发利用水资源带来了许多问题。为了解决泥沙问题，达到兴利除害的目的，首先必须掌握足够的泥沙资料，了解其主要来源，并研究其运行规律。本文分析了河流泥沙的来源，以汾河上游宁化水文站的多年测验资料为例，论述了高含沙水流泥沙的分布特性，并对河流泥沙的测验工作提出了改进建议。     

皇甫川流域治理前后洪水动量变化及其冲淤特征分析

皇甫川流域1979年以前水土保持治理断断续续,治理面积也比较小,1980年以后水土保持治理得到了稳步发展,1997年各种水土保持治理面积近9万hm2.水土保持治理对皇甫川流域的洪水特性及其冲淤特征等生态环境问题产生了一定的影响,主要表现在:治理后不可利用流量的天数越来越多,洪水的含沙量降低,流速增大,流量增大,动量增大以及洪水单位动量冲刷厚度减小,而单位动量淤积厚度增大等.这些问题的形成原因有待今后进一步研究.     

秃尾河流域暴雨洪水产沙特性的研究

用秃尾河流域实测降雨洪水泥沙资料 ,对流域的暴雨洪水泥沙特性做了较为全面系统的分析 ,阐明了秃尾河流域泥沙来源 ,揭示了冻融侵蚀、风蚀和水蚀的共同作用是导致高含沙水流发生的机理 ,以及次暴雨洪水泥沙输移比小于 1的特性 ,为多沙粗沙区流域治理提供了科学依据     

漓江流域洪涝灾害风险评价

[目的]探讨漓江流域发生洪涝灾害的可能及其空间分布范围,以期从流域生态水文功能的角度为区域洪涝灾害风险评价研究提供理论基础。[方法]通过基于表层土壤(0—10cm)最大、最小持水量和流域多年平均降雨量,采用地统计学和空间叠加分析的方法分析漓江流域地表土壤排水能力和年降雨量空间变异格局。[结果]漓江流域表层土壤排水能力的变异系数相比流域多年平均降雨量大,受外界随机性因素影响大,空间结构比降低。桂林市城区、临桂新区与灵川县城区3区交界范围为极易发生洪涝区域,而漓江流域中上游的3个保护区(猫儿山国家级自然保护区、海洋山和青狮潭水源林保护区)为不易发生洪涝灾害区域。[结论]考虑流域下垫面生态水文过程和气候(降雨)变化相结合的方法,能够预测和划分流域洪涝发生风险可能及其空间分布格局。其中,桂林市区与灵川县城交界范围为极易发生洪涝区域。     

入渗水水质对土壤导水特性影响的试验研究

为探究不同入渗水水质对土壤导水特性的影响,采用圆盘负压入渗法进行试验研究,选取两种水质(蒸馏水和自来水)对黄壤和红壤进行4个压力水头(0,-3,-6,-9cm)下的圆盘入渗试验。结果表明,随着入渗水电导率的增大,土壤入渗率、吸渗率及导水率均随之增大,且红壤在不同电导率的入渗水作用下土壤吸渗率的变化差异显著(P0.05)。在低水头压力下,两种水质入渗条件下测得的土壤导水率差异显著(P0.05);在高水头压力下,两种水质入渗下测得土壤导水率差异不显著,表明入渗水水质对土壤导水率的影响主要发生在低压力水头下即在细孔隙下的导水特性上。两种土壤的大孔隙与中等孔隙对水流贡献率随入渗水电导率的增大而增大,而小孔隙对水流贡献率随入渗水电导率的增大而减小,入渗水水质对红壤土不同级别孔隙水流贡献率的影响显著(P0.05)。研究分析相关参数的变化有利于探讨野外试验时入渗水水质对试验结果的影响,对于正确认识农田水文过程、开发利用劣质水资源、提高农业灌溉灌水质量和灌水效率等具有重要意义。     

黄浦江源头区主要植被类型土壤入渗特征及模拟分析

采用"双环法"测定了黄浦江源头区不同植被类型土壤渗透过程,并应用考斯恰可夫公式、霍顿公式、菲利浦公式和通用经验公式4种常用入渗模型进行了拟合分析。结果表明:(1)落阔林土壤平均渗透率最高,达828.93mm/h,分别是松林、草地、茶园、灌木林、毛竹林、常阔林、裸露地的1.27,1.38,1.48,1.48,1.88,2.04,3.76倍;松林、草地、茶园、灌木林之间,灌木林、毛竹林、常阔林之间渗透性差异不显著;裸露地平均渗透率最低,在5%水平下裸露地平均渗透速率显著低于落叶阔叶林、松林等林(草)地平均渗透速率。各林地土壤的渗透能力之间有差异,但都要强于裸露地,表明森林植被能有效改善土壤的渗透能力。(2)对8种不同样地土壤的典型入渗过程进行拟合的结果表明,考斯恰可夫公式和菲利浦公式拟合理想,以考斯恰可夫公式拟合最佳,而霍顿公式、通用经验公式与实测点拟合较差。     

玛纳斯河洪峰周期分析

玛纳斯河是新疆境内最大的一条内陆河,多年平均年径流量13.1亿m^3,是玛纳斯河流域和绿洲生产生活的主要水源。利用玛纳斯河肯斯瓦特水文站50年水文观测资料分析洪水成因,对洪峰、径流量等洪水特征进行数理统计,结合气温、降水等影响洪水的因素,得到洪水变化特点,推断玛纳斯河洪峰周期,为水利工程规划设计、防洪抗旱提供参考依据。     

岔巴沟流域汛期径流模拟及地表产流特征分析

气候变化是影响流域水文循环过程的重要驱动因素,近年来,气候变化导致极端降雨—径流事件的频繁发生对人类社会经济发展构成了严重的威胁。因此,迫切需要开展流域水文模拟和产流特征分析。土壤和水评估工具(SWAT)是一种具有物理机制的分布式水文模型,已被广泛用于评价变化环境下的水文过程。以黄土高原岔巴沟流域为研究区,通过利用与黄土高原地区产流模式更为接近的Green-Ampt下渗法驱动SWAT模型模拟了岔巴沟流域日尺度的水文过程,并以水文响应单元为分析对象,结合4个降雨—径流事件的地表产流量和地表径流系数分析了降雨强度和前期土壤含水量对不同土地覆被产流特征的影响。结果表明：(1)基于Green-Ampt下渗法驱动的SWAT模型率定期和验证期E_NS为0.76,0.74,R²为0.78,0.75,模型能够较好地模拟日尺度流域水文过程;(2)流域不同土地覆被下地表径流系数随最大雨强的增加呈显著上升趋势,且最大降雨强度大于16 mm/h后地表径流系数显著增加,当土地覆被为耕地时降雨转化为地表径流的比例最大,其次为草地和林地;(3)前期土壤含水量的大小可以揭示大...     

金沙江流域典型森林土壤水分入渗特征试验研究

对金沙江流域典型森林生态系统的土壤水文特征进行了研究。结果表明,研究区不同森林类型的土壤容重随着土层深度的增加而逐渐增大,土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土层深度的增加而逐渐减小;土壤水分入渗受土壤容重的影响,随容重增加,稳渗率降低;不同森林类型土壤前120min平均入渗速率介于0.78~2.42mm/min之间,稳渗率介于0.10~0.53mm/min之间;无论是平均入渗率还是稳渗率均表现为:华山松林地滇杨林地圣诞树林地水冬瓜林地荒坡地;土壤入渗的渗润阶段发生在0~5min;渗漏阶段约发生在5~80min;渗透阶段发生在80min以后。采用Kostiakov模型拟合双环入渗法测得的入渗过程效果最佳,其次为Philip模型,而用Horton模型的拟合效果最差。     

乌力吉沐沦河流域水土保持减轻洪涝灾害的调查与分析

１９９８年７－９月,乌力吉沐沧河流域降了１００ａ不遇的特大暴雨,造成该流域严重的洪涝灾害。洪水过后,在巴林左旗和阿鲁科尔沁旗选择典型小流域进行了调查和分析。结果表明：所有治理较好的小流域各项水保措施皆发挥了显著作用,蓄水保土和防洪效益明显,极大地减轻了洪水危害的洪灾造成的损失。     

小流域生态修复过程中不同森林植被土壤入渗与贮水特征

在山东省邹城市刘庄小流域水土保持生态修复区内,对9种森林植被类型的土壤入渗和土壤贮水特征进行了研究。结果表明：①各种森林植被都具有明显的改良土壤水文物理性质、提高土壤入渗和贮水能力的作用,混交林的土壤入渗和贮水能力明显大于单纯林,单纯林的土壤饱和贮水量和土壤稳定入渗率分别比荒草坡地高33％和142％,而混交林的分别比荒草坡地高54％和358％。②各种森林植被对土壤(非毛管)滞留贮水功能的改善程度大于对土壤(毛管)吸持贮水功能的改善,混交林的土壤(毛管)最大吸持贮水量比荒草坡地高37％,而平均土壤(非毛管)最大滞留贮水量比荒草坡地高89％。③霍顿(Horton)入渗模型和通用经验入渗模型都能较好地反映研究地区各种森林植被的土壤入渗过程,但菲刑浦(Philip)模型对入渗过程的拟合效果较差。