模拟降雨条件下含砾石土壤的坡面产流和入渗特征

模拟降雨条件下研究了含砾石土壤的入渗过程,分析了砾石含量和坡度对土壤坡面产流时间和入渗的影响。研究结果表明:含砾石土壤的坡面产流时间与砾石含量和坡度密切相关,当坡度>5°时,产流时间与砾石含量呈线性负相关。当坡度<5°时,不同砾石含量的土壤入渗能力表现出明显差异;砾石含量为20%~30%时,土壤入渗相对增加;当坡度>10°时,砾石含量对入渗能力的影响不明显。利用Kostiakov入渗经验模型可以很好地模拟含砾石土壤的降雨入渗过程,模型中的经验系数K能够反映出降雨开始1 min内坡度和砾石含量对入渗的影响。     

密云水库北京集水区典型植被土壤入渗特征研究

通过对密云水库北京集水区5种典型植被类型入渗特征的研究表明,密云水库水源涵养林林地土壤的初渗速率在13~20mm/min之间,改变微地形后,土壤的渗透性能得到明显改善.密云水库北京集水区土壤渗透性和持水功能最好的是侧柏林,最差为荒草坡和农田.对3种渗透模型拟合结果表明,考斯加柯夫公式和菲利普公式对该地区土壤入渗前期拟合较好,而随着时间推移,霍顿公式的拟合结果更接近于实测值.     

植被对土壤入渗和地表产流过程的影响研究进展

从不同层面全面阐述了植被对土壤入渗产汇流作用的研究进展,包括不同植被类型、植被覆盖度、植被种植方式条件下土壤特性、入渗能力、产汇流过程等水文特性的变化规律,指出了目前研究中存在的不足,提出了未来需要进一步研究的方向,包括植被覆盖下坡面降雨-入渗过程的定量描述、植被-径流耦合关系临界的揭示、植被-降雨-入渗-产流耦合关系的分析等,以期为科学评价植被的水文效应提供参考。     

黄土丘陵区退耕坡地植被自然恢复过程及其对土壤入渗的影响

生态系统自我修复是黄土高原植被恢复的重要途径。以永久性天然草地和三龄沙打旺人工草地为对照,在对黄土丘陵区坡地退耕植被自然恢复过程群落演替、地上部分生物量的增长及其组成动态变化特征调查的基础上,定量分析了不同恢复阶段主要群落下土壤的入渗能力。研究表明,随着植被演替的进展,群落生物量逐步增加,土壤入渗能力显著改善。退耕草地土壤表层0-20cm土壤渗透能力(K10℃)每年可提高0.10mm。植被改善土壤入渗能力的有效深度达40cm。说明黄土丘陵区通过坡地退耕还林还草恢复植被可以改善土壤渗透性能,强化降雨就地入渗,减少水土流失。     

植被覆盖度对黄土高原地区土壤入渗及产流影响的试验研究

通过野外人工模拟降雨试验,研究了植被覆盖度变化对土壤含水率、坡面入渗及产流的影响,为揭示植被作用下土壤侵蚀产沙机理提供支撑。研究结果表明:1植被覆盖度不同,表层土壤含水率在降雨前后会有很大差异,其增加幅度随着植被覆盖度增加而增大,同时随着植被覆盖度增加,降雨对深层的土壤含水率影响将更为显著;2植被覆盖对初始入渗率、稳定入渗率的影响比较明显,植被覆盖度越高,稳渗率越大,达到稳渗状态的时间越短;3与裸坡面相比,草被坡面有显著的减流效应,随着植被覆盖度提高产流系数有减小趋势,在植被覆盖度达到18%以上时产流系数减小趋势才比较明显,但在暴雨条件下,即使植被覆盖度达到了50%以上,出现产流的时间仍比较短。     

双环直径对土壤入渗速率的影响

双环法是测定土壤入渗速率最为广泛最为经典的方法,但双环直径可能影响土壤入渗速率测定结果,因其为地表积水有压入渗,在坡地上测定时,因整平地表时会产生很大扰动,从而产生测定误差。研究设计5组不同直径的双环入渗试验,分析双环直径对土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、累计入渗量的影响。结果表明:当双环内环直径分别为15,20,25,30cm时,初始入渗速率分别是常规内环直径为35cm双环的88.3%,110.8%,119.9%,100.7%,稳定入渗率分别是54%,73%,85%,89%。对不同时刻入渗速率进行T值检验发现,用内环直径为20,25,30cm双环测定的入渗过程与常用内径为35cm的双环测定土壤入渗过程无显著差异。考虑地表扰动因素、试验需水量等多因素的影响,可用内环直径20cm、外环直径为35cm的双环替代目前常规内环直径为35cm,外环直径为50cm的双环,用于坡地土壤入渗速率测定,可以减少地表扰动,从而准确测定土壤入渗率,又能节约用水量。     

岷江上游典型植被下土壤分形特征及对水分入渗的影响

以岷江上游5种典型植被类型下(高山栎林、岷江冷杉林、灌竹林、阔叶乔木林、高山草甸)土壤颗粒组成数据为基础,运用分形模型计算出这5种类型土壤颗粒的分形维数,研究了土壤颗粒分形维数与土壤性状的关系。结果表明,15个样地表层土壤颗粒的分形维数D为1.117～1.315。通过逐步多元回归分析,土壤颗粒分形维数仅与<0.002 mm的颗粒含量相关系数达到极显著。根据土壤入渗过程曲线将入渗过程划分为3个阶段:(1)入渗瞬变阶段(0～8 min);(2)入渗渐变阶段(8～30 min);(3)入渗稳定阶段(30～120 min),表明土壤入渗过程主要受土壤机械组成、团聚体和孔隙组成的综合影响。在整个入渗过程中,高山栎林、灌竹林和阔叶林的渗透速率要高于冷杉林和草甸。     

秸秆生物炭对黏壤土入渗规律的影响

为提高干旱半干旱区耕作土壤灌溉水的利用效率,采用秸秆生物碳对黏壤土进行改良,并用3种经典入渗模型进行入渗模拟,寻求适于描述研究区土壤入渗规律的模型及改良方案。采用双环入渗试验测定4种生物炭施用水平（10 t/hm²,20 t/hm²,30 t/hm²,50 t/hm²）的田间作物生育期内土壤含水率、入渗速率及累积入渗量,分别采用Green-Ampt模型、Philip模型和Kostiakov经验公式对试验组与对照组（CK）的入渗过程进行模拟。结果表明:施用量为30 t/hm²较CK效果最为明显,施用层（0—40 cm）入渗速率增加44.6%,耕作层土壤含水率增加8.9%,累积入渗量增加45.45%。比较3种模型的入渗过程拟合结果,认为Kostiakov经验公式拟合的效果符合实测规律,可为研究区改良土壤水分入渗过程提供理论依据。     

黄土丘陵区退耕地植被恢复过程中土壤入渗特征的变化

采用空间代替时间的方法,将黄土丘陵区1,4,8 a退耕地上的植物群落组成演替序列,并以当地较稳定的天然狼牙刺群落和人工柠条群落作对照,用圆盘入渗仪(Z—700)对上述群落下土壤稳定入渗过程和入渗特征进行了对比研究。(1)天然狼牙刺群落下土壤稳定入渗速率小于人工柠条群落下的稳定入渗速率,因为人工柠条群落生物量较高,植被对土壤的改善作用更大。(2)随着退耕年限的增加,土壤的平均入渗速率和饱和导水率也在增加,其中1,4,8 a退耕地上饱和导水率分别达到狼牙刺群落下的52%,74%和98%。稳定入渗率能够达到狼牙刺群落下的57%,88%和91%。说明随着退耕地上植被的恢复,土壤稳定入渗速率不断提高。(3)土壤的入渗特征受土壤理化性质影响很大。其中土壤孔隙度对土壤稳定入渗影响最大,因为随着退耕地植被的恢复,通过根系的穿插分割作用,以及根系死亡后形成的生物性大孔,使土壤中有效孔隙数量不断增加,土壤入渗性能得到提高。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型(水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林)土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明:所研究的5种林地土壤1 m土层范围内饱和贮水量在5 347.01~5 762.91 t/hm2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543.43~916.13 t/hm2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林>水落混交林>美青杨林>水曲柳林>樟子松林;初渗速率的变化范围为14~33 mm/min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1~8 mm/min之间;30 min累计入渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种入渗模型都能较好地反映各种林分土壤的入渗过程,平均相关系数r在0.927 2~0.953 6之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤入渗特征。     

黄土高原土壤入渗基本特性研究

阐述了土壤入渗原理、模型以及测量土壤入渗速率的4种方法,并对4种试验方法加以对比分析。概括了黄土高原土壤入渗速率的水平变化规律。     

黄土丘陵区不同植被下土体入渗性能研究

采用PVC管在野外刺槐林,沙棘林,荒草地3种植被类型下取原状土,土层深度分为0～30 cm,30～60 cm,0～60 cm三个层次.将土柱放回室内,采用无压力的供水入渗装置测定土体的入渗性能.对每个土体的入渗过程进行连续跟踪,测定土体底部稳定出水率,以此定为该土层深度的稳渗率.同时提出以土层深度界定稳渗率,并指出低入渗层对一定土层的入渗影响.研究结果表明:原状土的入渗性能远大于扰动填装土;不同植被间入渗性能差异很大,同一植被类型不同土层深度入渗性能差异显著,表层土的入渗结构好于心土层等等.     

矿渣型泥石流源区土体的入渗特性

[目的]分析矿渣型泥石流源区不同类型土体的入渗特性及差异,为矿渣型泥石流源区的流域水文过程分析提供可靠的基础数据。[方法]以小秦岭金矿区大西岔泥石流沟为研究流域,通过野外双环原位试验,分别测定大西岔沟源区的新矿渣,堆积1a的矿渣,堆积4a的矿渣,耕地和草地这5种不同类型土体的入渗特性,并以霍顿模型对试验数据进行了拟合率定。[结果]通过试验数据分析发现,新矿渣的初始入渗率最大,而堆积4a的矿渣入渗率最小;稳定入渗率方面,耕地的稳定入渗率最大,达到了0.062mm/s。[结论]土体的初始入渗速率由土体密实度决定;而土体的稳定入渗率则由土体的级配特性所决定。     

不同秸秆生物炭对土壤水分入渗和蒸发的影响

探究不同秸秆生物炭对土壤入渗和蒸发的影响,对于秸秆废弃物的资源化利用和水土资源高效利用具有重要意义。选取3种秸秆(油菜、藜麦和马铃薯)为原料制备生物炭,采用室内土柱模拟方法,探究不同材料生物炭对土壤湿润过程、累积入渗量和蒸发过程的影响。结果表明:不同材料生物炭下的土壤入渗和蒸发过程存在显著差异。马铃薯杆炭显著促进了湿润锋的运移,而藜麦杆和油菜杆炭在中后期减缓了湿润锋的运移速度。添加生物炭处理均提高了土壤早期的入渗速率,降低了土壤后期的稳定入渗速率,其中马铃薯杆炭表现最好,促进了早期入渗,而且后期入渗降低少,在入渗55 min时,马铃薯杆炭累积入渗67.8 mm,比对照提高41.8%。在模拟施炭土壤的入渗过程方面,Kostiakov模型表现最优。施炭对于前期土壤蒸发无显著影响,但显著提高了后期的土壤蒸发量。蒸发30天后,马铃薯杆、油菜杆和藜麦杆炭累积蒸发量分别比CK高5.2%,9.2%和10.2%。马铃薯杆生物炭能显著提高土壤的入渗能力。研究结果为青海省东部农区选择合适的生物炭种类提供了科学依据。     

黄土丘陵区不同植被恢复对土壤入渗影响及适宜模型研究

研究植被恢复条件下土壤入渗特性及模型适应性,可为流域生态治理和效益评估提供科学依据。以延河纸坊沟小流域为研究区,采用野外单环入渗法和数值模拟法,对比研究不同恢复年限下的刺槐林地、柠条灌木林地、次生草地和农地的表层以下土壤和20 cm以下土壤的水分入渗变化特征,评价4种常用入渗模型在该区域的适应性。结果表明：(1)不同植被恢复地的表层以下土壤入渗过程在渗润阶段与渗漏阶段差异明显,相差4倍以上,20 cm以下的土壤入渗过程则在入渗稳定后的渗透阶段差异明显,相差5倍多;(2)不同植被类型及恢复年限会显著影响土壤入渗特征,整体呈现出林地>草地>农地的规律,并且随着恢复年限的增加,柠条灌木林地和次生草地的入渗能力增强,而刺槐林地入渗能力减弱;(3)Philip方程、Kostiakov方程、Horton方程与蒋定生方程对该地区土壤水分入渗过程均具有较好适用性,其中Philip方程适用性最好,决定系数(R²)能达到0.931～0.985,均方根误差(RMSE)相对最小,在0.057～0.283范围内,Kostiakov方程次之,Horton方程及蒋定生方程在个别情况...     

黄土丘陵区小流域土壤水分入渗特征研究

 为给森林对流域减流减沙效益的预测和评价提供科学依据,采用“环刀法”,在流域的横断面上设点,对黄土丘陵区森林小流域和荒坡草灌小流域土壤水分入渗特征进行了研究。结果表明:森林小流域林地土壤入渗速率显著高于荒坡草灌小流域。在2种小流域类型中,阴坡的土壤入渗速率一般高于阳坡,其中森林小流域阴、阳坡的差异较小,仅在坡上部表现明显,稳定入渗速率分别为7.8mm/min和7.0mm/min;荒坡草灌小流域阴坡的土壤入渗速率高于阳坡,这与阴坡植被发育较好有关。在坡位上,表现出从坡上部到坡下部,土壤入渗速率随坡位下移呈逐渐降低的趋势,即其空间特征为坡上部>坡中部>坡下部。据分析,这是上部产生的径流挟沙而下,在下部沉积,堵塞土壤孔隙,并在表层形成一个致密层的结果。根据黄土丘陵区的土壤特性,其土壤入渗过程以方正三方程拟合精度最高,如将其与A.Kostiakov方程结合使用 ,则可更好地说明土壤的初始入渗速率和稳定入渗速率。     

黄土高原六道沟小流域坡面土壤入渗特性的空间变异研究

水蚀风蚀交错带是黄土高原水土流失最为严重的地区,研究其不同地类土壤的入渗特性及其空间变异规律,有助于揭示黄土高原土壤侵蚀过程和生态环境的脆弱性以及流域水文模型精度的提高。本研究选取在水蚀风蚀交错带的强烈侵蚀中心六道沟小流域进行,采用双环定水头入渗法,在六道沟流域内一个长375m的完整天然坡面上网格布点,应用传统统计学方法和地统计学方法对稳定入渗率和前30min累积入渗量等土壤入渗特性重要参数的空间变异结构进行了研究,结果表明:(1)土壤稳定入渗率和前30min累积入渗量的变异系数分别为0.480和0.404,在坡面上的变异程度均呈现中等变异性;(2)两个入渗特性参数的试验半方差函数与理论半方差函数均拟合较好,自相关特征距离分别为126m和226m;块金值均大于0,表明在采样间隔范围内可能存在更小尺度的空间变异,要进一步研究在采样间隔内是否具有更小尺度的空间相关特征,可以增加采样密度来分析。     

放牧对希拉穆仁草原土壤入渗过程影响的定量评估

为定量评估放牧对草原土壤入渗的影响,了解和防治放牧造成的水土流失,科学评估草原水文调节功能,采用双环入渗法研究了放牧对典型草原土壤入渗性能的影响,并收集影响土壤入渗的环境特征变量.结果表明:(1)土壤入渗能力均受到放牧活动的干扰,随着放牧强度的增加,土壤初渗速率、稳渗速率减小,达到稳渗时的历时缩短,而轻度放牧对土壤入渗...     

降雨强度对黄土区不同土地利用类型入渗影响的试验研究

降水入渗规律的研究可为流域水文过程的预测和评价提供重要的科学依据。通过野外人工模拟降雨的试验方法,研究了短历时暴雨条件下,不同降雨强度对林灌地、封禁草灌地以及裸露农地3种不同土地利用类型下土壤入渗的影响。试验结果表明:不同土地利用类型之间,林灌地和封禁草灌地的土壤入渗速率差异不明显,而与裸露农地之间的差异显著,且前者具有较大的入渗速率,后者入渗速率较小;在不同降雨强度下,林灌地和封禁草灌地的土壤水分入渗速率有随雨强增大而增大的趋势,对于坡耕裸地,随着雨强的增大,土壤水分入渗速率有降低的趋势;通过对试验数据的回归分析,建立了林灌地和封禁草灌地在短历时暴雨条件下的土壤水分入渗经验模型。