具有砂质夹层的土壤连续函数入渗模型

实验研究表明,在具有砂质夹层土壤的积水入渗过程中,其累积入渗量随时间的变化存在着由非线性入渗关系逐渐转入线性稳定入渗的两个阶段.在已有的研究成果中,对此入渗过程大多采用以进入稳渗阶段的时间为界,分段对其进行数学模拟.本文提出将地表入渗通量随时间的变化视为两部分入渗过程叠加的思路,即一部分视为稳定入渗,其稳渗率与转入稳渗阶段后的量值相等;另一部分视为满足上层土体储水需求的非稳定入渗,其入渗率为入渗时间的函数,并在整个入渗过程进入稳定入渗阶段时,其量值趋近于零.在此思路与假设前提下,对具有砂质夹层土壤的入渗过程建立一个完整的连续函数入渗模型.该模型经实测资料验证,不仅更能符合具有砂质夹层土壤的入渗客观规律,而且具有较好的计算精度.     

应用HYDRUS-1D模拟砂质夹层土壤入渗特性

依据非饱和土壤水分运动理论,采用HYDRUS-1D软件,对砂质夹层土壤入渗特性进行数值模拟,分析各因素对砂质夹层土壤入渗规律的影响。结果表明：砂质夹层结构对土壤入渗特性有较大影响,具有暂时的阻水和减渗作用;湿润锋穿过砂层上界面后,入渗过程变为稳渗阶段,稳渗率主要受砂层质地、砂层埋深和压力水头影响,与土壤初始含水率和砂层厚度无关;砂质夹层土壤剖面水分分布不连续,上层土壤基本饱和,砂层土壤未饱和,土壤剖面含水率主要受砂层质地、砂层埋深和砂层厚度的影响。研究结果可为农业水资源利用及工程防渗技术提供理论依据。     

应用HYDRUS-1D模拟砂质夹层土壤入渗特性

依据非饱和土壤水分运动理论,采用HYDRUS-1D软件,对砂质夹层土壤入渗特性进行数值模拟,分析各因素对砂质夹层土壤入渗规律的影响。结果表明:砂质夹层结构对土壤入渗特性有较大影响,具有暂时的阻水和减渗作用;湿润锋穿过砂层上界面后,入渗过程变为稳渗阶段,稳渗率主要受砂层质地、砂层埋深和压力水头影响,与土壤初始含水率和砂层厚度无关;砂质夹层土壤剖面水分分布不连续,上层土壤基本饱和,砂层土壤未饱和,土壤剖面含水率主要受砂层质地、砂层埋深和砂层厚度的影响。研究结果可为农业水资源利用及工程防渗技术提供理论依据。     

长江中上游地区土壤入渗规律研究

利用双环法对长江中上游水土流失严重区的37个县（市）进行原位测试,对其典型土壤的入渗规律进行了系统的研究。结果表明．在长江中上游地区,利用蒋定生公式和Horton公式对土壤入渗过程拟合的精度高于Philip方程和Kostiakov经验公式;土壤稳渗速率与容重呈负相关,与孔隙度、〉0．25mm土壤水稳性团聚体含量、有机质含量以及粉／黏呈正相关关系;不同类型土壤特性不同．而使土壤稳渗速率随土类发生有规律变化．黄壤系列土类最大．然后是石灰土、紫色土．红壤系列土类稳渗速率最小;土壤稳渗速率住长江中上游地区呈现规律性的地域分异。四川盆地以及毕节地区是稳渗速率极高值区,陕南和陇南地区、三峡库区以及丹江口库区是稳渗速率高值区。金沙江下游地区以及湘东赣南红壤丘陵区是稳渗速率一般区．土壤稳渗速率的空间分异与长江流域目前的重点产沙区相对应。     

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.     

石羊河尾闾黏土质夹层结构土壤对降雨入渗的响应

为探明该种土壤结构如何影响降雨在土壤中再分配及其影响效果,采用自然降雨背景下的人工试验方法开展了黏土质夹层对降雨入渗影响效果的试验研究。结果表明:(1)降雨后经过相同时间水分再分布后的土壤末期含水率主要受控于降雨初期含水率、降雨入渗所能达到的最高含水率及其黏土夹层厚度;(2)黏土质夹层表层沙土土壤含水率在降雨条件下经过长期水分再分布后表现出黏土层厚度越小,表层含水率越低的特征;黏土层及黏土层下部的沙土层初始含水率越高,在降水初期水分增加量、增加速度以及水分流失量、流失速度与初始含水率具有一定的正相关关系。因此,黏土质夹层结构土壤阻滞水分入渗到植物难以利用到的深层,将水分固持于黏土层及黏土层上下部,在表层覆沙20 cm情景下,10,20,30 cm厚度的黏土质夹层以10 cm处理总体水分保持效果最好。     

不同浓度浑水入渗试验研究

黄土高原地区暴雨径流形成高含沙浑水,其人渗特点直接影响着坡面产流产沙,探求不同浓度浑水入渗规律,对于坡面土壤侵蚀机理研究具有指导意义.以清水入渗为对照,试验测定了不同浓度浑水入渗特征、入渗过程和浑水减渗率等项目.分析结果表明,第1 min末的入渗速率、稳定入渗速率和累积入渗量均随浑水浓度增加呈指数函数关系递减,而减渗率随浑水浓度增加呈对数函数关系递增.两种关系均随着浓度增加呈稳定趋势.清水的累积入渗量在相同时段内始终最大,随着泥沙浓度增加,累积入渗量减小,说明浑水具有阻渗作用.     

大田土壤冻融条件下入渗特性的试验研究

以冬小麦田冬季跟踪入渗试验为依据，揭示了冻融土壤水分入渗的基本特性，分析讨论了土壤累积入渗量，稳定入渗率在土壤冻结的解冻过程中的变化规律，并将薄层霜状冻层对土壤入渗特性的影响进行了讨论，其研究结果对于土壤水分入渗的研究和冬春灌溉水效果的研究具有理论意义，对冬春灌溉的用水管理具有实际意义。     

均质土壤积水入渗的气阻变化规律及其影响

在水平畦藻及暴雨径流形成过程中，大流量，快速推进的水流将使土壤的内空气来不及排出而受到压缩，从而对入渗流生阻力，使入渗能力下降，并对积水入渗过程中土壤气阻的减掺机理进行了实验研究，依据实验结果，讨论了多因素条件下单一均质土壤及不同质地均质土壤积水入渗过程中气阻的变化规律以及入渗的影响，这种影响对指导节水灌溉和水土保持措施的实施具有重要意义。     

利用圆盘入渗仪测定不同土地利用类型土壤吸渗率

探讨利用圆盘入渗仪测定不同利用类型土壤吸渗率的适用性,该文选用盘径分别为10和20 cm的圆盘入渗仪对3种利用土壤(菜地、草地和茶园)在0、-3、-6、-9 cm 4个压力水头下的吸渗过程进行测定。研究以Vandervaere法为参考方法,对Philip法、Haverkamp三维吸渗法、Haverkamp三维吸渗改进法的适用性进行比较分析。结果表明:吸渗率的不同计算公式所适应的吸渗过程时间尺度不同,且Haverkamp三维吸渗法所得吸渗率值与参考方法最接近。盘径对吸渗率测定差异的影响不显著。除0 cm压力水头外,不同利用类型土壤吸渗率差异显著,且不同压力水头下测得3种土壤吸渗率大小排序不同。当压力水头为-9和-6 cm时,菜地吸渗率(0.0104和0.0119 cm/s0.5)显著高于茶园(0.0017和0.0025 cm/s0.5)(P0.05);当压力水头为-3 cm时,茶园吸渗率(0.0370 cm/s0.5)显著高于菜地和草地(0.0147和0.0132 cm/s0.5)(P0.05)。该研究可为南方丘陵区土壤水力参数的测定提供理论依据。     

层状夹砂土柱室内积水入渗试验及模拟

为了研究夹砂层对入渗强度、湿润锋行进和沿程土壤含水率变化的影响,进行了室内层状夹砂土柱一维薄层积水入渗试验和相应情况下均质土柱的对照试验。结果表明,当湿润锋到达夹砂层上界面后,层状夹砂土柱的入渗过程与均质土入渗表现出明显不同。在湿润峰穿过夹砂层上界面时入渗率有较大波动,且最终进入稳渗阶段,其稳渗率明显小于同时刻均质土柱入渗率;当湿润锋穿过夹砂层后,夹砂层内的土壤含水率明显小于其饱和含水率。根据试验和分析,建立了针对层状夹砂土入渗的S-Green-Ampt模型,该模型可以较准确地反映层状夹砂土柱积水入渗的机     

掺砂对土壤水分入渗和蒸发影响的室内试验

通过掺砂调控农田土壤水分入渗和蒸发,对新疆干旱绿洲农田抑盐、保水及合理的掺砂制度制定具有重要意义。该研究以不同的掺砂率为影响因子进行土柱模拟试验,设置了4个掺砂率水平,分别是0（对照）、25%、50%、75%。结果表明：不同掺砂率条件下湿润锋和累积入渗量与入渗历时有显著地乘幂关系,影响顺序为75%＞50%＞25%＞0,且在掺砂率≥25%影响幅度较大;不同掺砂处理对土壤水分蒸发过程同样也有显著地影响,随着掺砂率的增加,土壤蒸发显著减弱,随着掺砂率的增加,抑制土壤蒸发越强,且在掺砂率≥75%时有较大幅度影响。土壤在连续20 d蒸发过程中,各个处理的土壤累积蒸发量随时间的关系和Rose经验公式拟合度高; 不同掺砂处理能显著提高土壤掺砂层以下的土壤含水率,随着掺砂率的增加而增加,其中掺砂75%时最高。     

浑水膜孔灌多向交汇入渗及减渗特性

浑水灌溉是我国黄河流域引黄灌区灌溉的主要特点,其中浑水中的泥沙含量对土壤入渗特性有较大的影响,为揭示浑水膜孔灌交汇入渗的减渗特性,通过开展浑水及清水膜孔灌入渗试验,建立了浑水膜孔灌自由入渗相对于清水的减渗率及浑水膜孔灌多向交汇入渗相对于自由入渗的减渗率与入渗时间之间的量化关系,提出了由清水膜孔灌自由入渗量推求浑水膜孔灌多向交汇入渗量的模型。结果表明:浑水膜孔灌自由入渗较清水的减渗量随入渗时间的延长而增大,但增大幅度慢慢变小,入渗后期其减渗量基本呈线性增加,其减渗率随时间的增大先快速增大后缓慢减小,入渗后期减渗率基本稳定;当入渗产生交汇后,入渗能力明显减小,多向交汇入渗和单向交汇入渗相对自由入渗的减渗率均随入渗时间的增长而增大,多向交汇入渗相对单向交汇入渗也存在减渗作用,3条减渗率曲线的变化率随着时间的增长而逐渐减小。     

土壤渗透系数测定与计算方法的探讨

为准确地测定土壤渗透系数,采用能态学的观点,分析了双环入渗法和环刀法测定土壤饱和渗透系数时饱和土体中压力势的分布规律,根据达西定律定量研究了双环入渗法和环刀法测定土壤渗透系数的计算方法。结果表明,土壤饱和渗透系数大于双环入渗法测定的稳定入渗速率;当采用双环入渗法和环刀法测定土壤的饱和渗透系数时,土壤剖面土壤水压力势分布规律不同。因此,这2种测定方法对应的计算饱和渗透系数的公式也不同。     

Effects of bentonite on water infiltration in a loamy sand soil

Water loss as deep percolation is considerable in furrow irrigation in light soils due to the high infiltration rate. Application of soil conditioners such as bentonite reduces the infiltration rate and improves irrigation application efficiency (E_a) in these soils. The effects of bentonite application rates (BAR) of 0, 2, 4 and 6 g L^?1 on infiltration of a loamy sand soil were determined in a soil column in the laboratory. The exponent of the Kostiakov infiltration equation was not influenced by BAR. Maximum reduction in infiltration equation coefficient and final infiltration rate (i _f) occurred with 2 g bentonite L^?1 and this reduction was lower on increasing BAR from 2 to 4 and 4 to 6 g L^?1 compared with control. The effect of 2 g L^?1 BAR on infiltration and its effect on the design of furrow irrigation in a field with a loamy sand soil indicated that in the first irrigation after field ploughing and seed planting, longer furrow length, lower deep percolation and higher E_a are obtained.     

夹砂层土壤Green-Ampt入渗模型的改进与验证

对于土层夹砂结构,湿润锋穿过砂层上界面时,入渗率变为稳渗率。为确定各因素下夹砂层土壤的稳渗率,在Green-Ampt入渗模型基础上,引入导水度系数(小于1)来量化上层土壤的导水程度,建立了改进的夹砂层土壤Green-Ampt入渗模型。采用HYDRUS-1D软件,模拟了不同土壤质地、初始含水率、压力水头、砂层埋深和砂层厚度条件下的稳渗过程,根据模拟结果分析了夹砂层土壤的入渗规律及其影响因素,稳渗率主要受土壤质地、压力水头和砂层埋深的影响。在相同压力水头、初始含水率和砂层厚度下模拟获得不同砂层埋深的稳渗率,并采用改进的Green-Ampt入渗模型拟合,求得导水度系数和进水吸力值。分析发现导水度系数变化较小,为简化计算,取其平均值0.95。在此基础上,提出了由土壤物理特性参数进气值倒数估算进水吸力的计算公式。利用秦王川地区的夹砂层土壤积水入渗试验及已有文献资料验证所建模型的有效性,结果表明所建模型待定参数少,计算误差基本在5%以内,且试验设计较简单,可为农田水分管理及工程防渗技术提供理论依据。     

风化煤矸石入渗规律模拟

 利用室内模拟实验研究4种密度(1.20、1.30、1.45和1.55g/cm3)及3种煤土体积比(1∶0.5、1∶1.0、1∶2.0)条件下风化煤矸石的渗透规律。结果表明:随着密度的增大,煤矸石的渗透速率迅速减小,密度为1.20g/cm3煤矸石的初始渗透速率、稳渗速率和平均渗透速率分别是密度为1.30 g/cm3煤矸石的2.211、.92和2.30倍,分别是密度为1.55g/cm3煤矸石的60.00、102.54和129.13倍,且减小关系呈幂函数关系;随着煤土体积比的增大,煤矸石的渗透速率迅速减小,煤土体积比为1∶0.5煤矸石的初始入渗速率、稳定入渗速率和平均入渗速率分别是煤土体积比为1∶1.0煤矸石的1.05、1.23和1.42倍,分别是煤土体积比为1∶2.0煤矸石的3.98、1.45和3.18倍;在密度为1.20和1.30g/cm3及煤土体积比为1∶0.51、∶1.0的情况下,用通用经验公式和考斯加可夫经验公式表达煤矸石的入渗过程较为理想,而在密度为1.45和1.55g/cm3及煤土体积比为1∶2.0的情况下,用通用经验公式与实测数据的拟合度表达最好。