PAM与PG对土壤水平入渗的影响

土壤水平入渗是土壤水分空间入渗的一个重要方向，它受土壤质地和结构等多方面因素的影响，其中高分子化合物与磷石膏（PG）等的加入也对其产生重要影响。通过室内土柱试验，研究聚丙烯酰胺（PAM）和PG与土壤混合干施情况下的土壤水平入渗特征，并从机理上对试验结果进行分析研究。结果表明，由于PAM具有良好的吸水和保水性能，其用量的增加使累积入渗量增大，平均土壤含水量增加；而水平入渗速率却由于溶液粘性增大而有所降低，相应使得湿润锋推进相同距离所用时间比对照有所延长；累积入渗量与时间和湿润锋的关系，均符合Philip和Green-Ampt入渗公式，因而，在施加PAM与PG的情况下，土壤的水平入渗性能仍可用经典入渗公式来进行研究与描述；PAM和PG的加入也使土壤吸渗率发生变化，具体表现为：当PG用量相同，PAM用量的增加使得土壤的吸渗率降低。     

土壤蒸发的动力学分析

利用室内土柱实验对二种土壤 (轻壤土 (安塞 )和重壤土 (武功 ) )的蒸发速率进行了数学模拟。若忽略滞后作用时 ,模拟结果误差较大 ;而考虑土壤水分再分布的滞后作用后 ,模拟结果与实测结果非常吻合     

产渗流土壤入渗性能测量仪的设计及应用

设计了一种在降雨、径流和侵蚀影响作用下测量土壤入渗性能的入渗仪,该装置由针头式降雨部分、下垫面产流集流部分和观测部分组成。与传统双环入渗仪比较表明：产渗流入渗仪可以测量降雨初期数值较高的土壤入渗性能,从降雨开始完整地测量土壤入渗性能变化全过程。降雨初期测量土壤入渗率大于双环法测量结果,随着雨强的增大,土壤入渗性能降低速度也随之加快。     

黄绵土细沟水流输沙能力对地表冲刷流量的响应

为明确黄绵土在径流冲刷下的细沟侵蚀特征和产流产沙规律,通过细沟模拟,设计3个流量(2,4,8 L/min)和4个坡度(5°,10°,15°,20°),在变坡土槽中进行室内冲刷试验,实测不同坡度和流量下黄绵土在坡面细沟发育过程中产生的最大径流含沙量,并得到其相应的输沙能力(A)。结果表明,当坡度一定时,输沙能力随流量增大呈线性增大,且坡度越大增幅越明显;当流量较小时,输沙能力随坡度增加而缓慢增加,当流量达到8 L/min时,输沙能力随坡度增加的幅度更为明显,但坡度上升到15°以后几乎不再变化,说明流量对输沙能力的影响更为显著。含沙量(c)随沟长(x)的变化规律符合数学模型c=A(1-e-Bx),控制所有流量坡度组合在不同沟长(1,2 m)条件下进行冲刷试验,将冲刷测量得到的径流含沙量与各组合下的输沙能力(A)代入关系式,利用待定系数法计算出不同试验条件下含沙量随沟长变化的衰减系数(B)。研究结果可为黄绵土水土保持研究与实践提供理论基础与科学依据。     

用水平土柱估算土壤入渗性能和水分布简化模型方法

在对Green-Ampt修正模型研究的基础上,根据水量平衡原理,提出了在水平土柱试验供水量、土壤初始与饱和含水率、土壤含水率线性分布假定的基础上计算土壤入渗性能的简化模型方法。用本研究提出的简化算法计算得到的土壤入渗性能与其他方法得到的结果非常接近。将该简化方法计算得到的土壤含水率分布与实测值进行比较表明,平均误差为4.18%,证明该方法估算的土壤含水率分布与实测值非常接近。结果表明该方法可以较为准确地估算土壤入渗性能在时间上及含水率在空间上的分布,能方便地应用到相关研究与应用中。     

黄绵土坡面细沟侵蚀剥蚀能力试验

为研究黄土坡面细沟侵蚀规律,探究水流剥蚀能力的室内测算方法,以黄绵土为研究对象,设置2,4,6,8 L/min 4个流量,5°,10°,15°,20°4个坡度,土槽长度为12 m,进行室内径流冲刷试验,得到黄绵土坡面细沟侵蚀的临界沟长和输沙能力,基于二者之间的函数关系,推导出剥蚀能力的计算公式,以此研究不同试验条件下临界沟长、输沙能力和剥蚀能力的变化规律,并验证方法的准确性。结果表明：在设计水力工况条件下,黄绵土坡面细沟侵蚀的临界沟长的变化范围在5.33～11.12 m,且临界沟长随流量和坡度的增加而缩短;输沙能力随流量和坡度的增大而增大;剥蚀能力与流量之间存在明显的线性关系,与坡度之间存在较好的对数关系。试验方法与其他方法相比,操作便捷、结果吻合度高,能较好地确定黄土区细沟侵蚀的剥蚀能力。研究结果可进一步完善黄土坡面细沟侵蚀理论。     

点源入流测量条件下水质对盐碱土入渗性能的影响

应用土壤入渗性能自动测量装置,采用无压点源入流测量方法,在4种不同水质条件下(蒸馏水;钠吸附比为5(mmol/L)0.5,电导率分别为2.5、5.0、10.0ds/m),研究灌溉水矿化度对盐碱土壤入渗性能的影响规律。结果表明:1)点源入流方法可以避免雨滴打击以及快速湿润土壤所引起的土壤物理结构破坏,完整地测量出灌溉水质单因素下的土壤入渗率。2)提高灌溉水的矿化度可以增加土壤入渗能力,但随着灌溉水矿化度的增加,土壤入渗能力提高的速率逐渐降低。3)入渗初期,最大湿润深度和累积入渗量均随时间呈幂函数增长,随着入渗趋于稳定二者均随时间近似呈直线关系增长,且最大湿润深度和累积入渗量均随着矿化度的提高而增加。4)连续入渗4h后,3种含盐水的累积入渗量均大于蒸馏水,最多约达蒸馏水的2倍。试验结果对盐碱地水盐管理具有指导意义。     

汶川震区滑坡堆积体土石混合坡面土壤侵蚀率与水力学参数关系室内模拟

将采自汶川震区滑坡堆积体的土石混合物分别过2mm,7mm筛网,留取粒径2mm的土壤和2~7mm的碎石,按质量重新配成全土,石土比1∶3,1∶2,1∶1的土石混合体,在不同坡度、不同流量条件下进行室内冲刷试验,由此探究土壤侵蚀率与水力学参数的关系。结果表明:全土条件下,坡面土壤侵蚀率随流速增加而减小,而含碎石条件下的总体趋势则表现为土壤侵蚀率随流速增加而增大;冲刷试验水流雷诺数均远大于500;除石土比1∶2条件下的冲刷外,全土,1∶3,1∶1条件下坡面土壤侵蚀率均与水深、雷诺数呈正相关;全土及石土比1∶1条件下的坡面土壤侵蚀率随弗汝德数的增大而减小,其他条件下的冲刷结果反之;土壤侵蚀率与阻力系数、曼宁系数的拟合性,除了全土条件下的拟合性较好外,其他条件下的冲刷拟合性稍差,其中规律性不强。本研究旨在运用室内冲刷试验,在不同流量、不同坡度、不同石土比条件下,建立土壤侵蚀率与水力学参数的关系,为今后对汶川震区滑坡堆积体的深入研究提供参考依据。     

土壤入渗性能线源测量方法的近似算法研究

土壤入渗性能的确定对于水文过程模拟,如地表产流、土壤侵蚀以及降雨向土壤水和地下水的转换等均具有十分重要的意义。本文提出了一种土壤入渗性能线源入流测量方法的快速近似算法。该方法在水量平衡原理的基础上,将各时刻的土壤入渗率在湿润地表的空间范围内进行平均,确定土壤入渗性能随时间的变化过程;所提出的新的计算模型可以简单地计算土壤入渗性能。文中利用3组土壤入渗性能线源入流测量方法得到的试验数据,将该近似算法得到的结果与之前提出的数值解法计算得到的结果进行比较,并基于水量平衡原理估计了数值方法和该近似算法的误差。结果表明,该近似算法得到的结果比数值解法得到的结果偏大,比实际供水量偏大25.3%;该近似算法的计算结果稳定,可以作为试验过程中数值计算得到的土壤入渗性能的参照值。     

坡面流输沙能力与土壤可蚀性参数对细沟土壤侵蚀过程影响的有限元计算模型研究

土壤侵蚀预报模型对于定量评价水土保持效果,合理制定水土保持措施等具有重要意义。细沟侵蚀模型是土壤侵蚀预报模型的重要组成部分。本研究建立了一个以物理概念为基础的细沟侵蚀预报模型,模型包括水流连续性方程、水流动力学方程和泥沙运移方程;同时,模型改进了部分参数的计算方法,以线性形式的水流输沙能力计算方法取代原有的对数形式方法,将土壤最大剥蚀率用于土壤可蚀性参数的计算;采用有限元方法对模型进行顺序求解;Visual C++语言数值计算程序被用来模拟细沟侵蚀产沙变化过程,并进行了一系列室内试验验证该数学模型、模型参数及数值计算方法。结果表明,模型预测值和实测值具有很好的一致性,改进的模型参数计算方法能够准确地反映土壤可蚀性参数与水流输沙能力对细沟侵蚀过程的调控作用。