优先流影响下环式入渗仪内入渗过程可视化试验

提出了一种室内土壤入渗试验装置,可以直接观测入渗过程中水分在环内土壤中的运动过程。详细描述了该装置的构成、工作原理和试验方法与过程。该装置由可以拆分的土槽和入渗环及可以透视的有机玻璃板组成。将入渗环打击进入土槽内土壤后,用钢板将环内的土壤沿径向切分成两半,移去其中一个半环及其中的土壤。用有机玻璃板封闭和固定另一半环内的土壤,用于进行土壤水分入渗过程的可视化试验,观察环式入渗仪内的水分运动过程。用采自北京的粉壤土进行入渗过程试验,同时根据水量平衡原理计算得到土壤入渗性能曲线。剖切面的湿润过程直观地显示了入渗环内水分的入渗过程存在优先流,不仅影响初始入渗过程,而且对整个入渗过程均产生影响。根据土壤湿润体所指示的土壤入渗特征将整个入渗过程划分为3个阶段:初始入渗阶段、过渡阶段和稳渗阶段。     

测量土壤颗粒密度的体积置换法

土壤颗粒密度测量在土壤和水的关系研究和实践中有重要意义。该文提出一种采用体积置换测量土壤颗粒密度的方法。该方法可以从2种途径进行测定。第1种途径是湿土测量法。第2种途径是干土测量法。湿土测量法:将任意质量和含水量的湿润土样装入容积已知的恒容容器后,称量得到其质量,再将恒容容器中注满水,置换出容器和土壤充气孔隙中气体的体积,再称量得到容器中土颗粒与水的总质量,进而计算得到补水置换体积。然后将土样充分烘干测量得到土颗粒的质量,计算原始土样中土壤水的体积与质量,进而计算得到土颗粒体积,由此测得土粒密度。干土测量法:将土样充分烘干测定土颗粒质量,再将烘干土样置于恒容容器中并注满水,测量并计算得到补水所置换的容器和土壤孔隙的体积,由此确定出土颗粒体积,进而由土颗粒体积和土颗粒质量计算得到土粒密度。采用4种土壤:陕西杨凌的黏黄土、北京的粉壤土、吉林的黑土和江西的黏红土,配制成5种不同土壤含水率(10%、15%、20%、25%、30%)。用上述体积置换法的2种途径,分别测定了每种土壤的土粒密度,并将测得的结果与常规比重瓶法、容量瓶法的测量结果进行比较。试验结果表明,所采用的4种土壤,持续烘干72 h(105℃),湿土法测量得到的土粒密度分别为2.6576、2.6301、2.6411和2.6687 g/cm3,采用干土法测得土粒密度分别为2.6557、2.6320、2.6423和2.6660 g/cm3。4种土壤烘干8 h(105℃)可能使测量得到的土壤颗粒密度偏小1%~2%。土壤颗粒密度测量误差随着烘干时间的延长而逐渐减小。干土法和湿土法测量土壤颗粒密度的散点都聚集在1∶1线上,表明2种方法测量得到的结果基本相同,测量结果比较的最大相对误差小于0.5%,说明体积置换法2种途径可以达到同等测量效果。所提出的方法测量精准度高,操作过程优于常规比重瓶法和容量瓶法。     

测量土壤质量含水率的体积置换方法

提出了一种直接测量土壤质量含水率的方法,达到传统干燥称重法同等的效果。该方法将任意待测土样置于已知体积的容器中并将容器注满水,由已经测量得到的湿润土壤的质量、容器中盛满水后土样与水的总质量、假设已知的土壤颗粒密度和水密度,计算得到土壤质量含水率。给出了相应的测量方法、测量过程、土壤含水率计算过程。采用4种土壤,配制成10%、15%、20%、25%、30%的初始土壤体积含水率。用提出的体积置换法测得土壤质量含水率后,再将土样干燥,得到传统干燥法测量的土壤质量含水率。将两种方法测量的结果进行比较,说明所提方法的可行性。结果表明提出的方法较传统干燥8 h后称质量法测量的含水率高2.4%~2.7%。而传统方法延长干燥时间后,测量得到的含水率约增加1%~3%。表明所提方法测量过程优于传统方法。     

汶川震区滑坡堆积体体积三维激光扫描仪测量与计算方法

2008年5.12汶川8级地震形成的大量松散滑坡堆积体,破坏农用地,损毁农田基础设施,对震区农业经济造成重大损失,严重威胁震区农业生产安全。本研究所选震区典型滑坡堆积体位于汶川县草坡乡,采用三维激光扫描仪实地测量滑坡堆积体,构建滑坡堆积体几何模型,计算滑坡堆积体体积。扫描仪到滑坡堆积体前、后缘的距离分别为25.74和79.00 m,距离扫描仪200 m处的扫描精度为20.0 cm×20.0 cm。根据扫描得到的滑坡堆积体点云数据,采用特征值法拟合近似滑坡堆积体的坡面、滑动面,构建滑坡堆积体几何模型。计算得到该滑坡堆积体体积为19 018 m3。建立了使用三维激光扫描仪测量和计算滑坡堆积体体积的方法。这种测量与计算方法可为地震受损农用地灾后的土地整理提供重要依据。     

降雨条件下电解质示踪正态模型的应用

为测试电解质示踪正态模型在降雨条件下测量坡面径流流速的可行性,对3个降雨强度和5个坡度条件下坡面电解质示踪试验数据进行分析;在降雨条件下将正态模型法计算的径流流速与传统流量法得到的流速进行对比.结果表明:正态模型测量坡面径流流速在理论上是可行的;坡度和降雨强度较小时,正态模型法能够在短距离内准确测量径流流速,与流量法测量结果接近;随着坡度和降雨强度的增大,由于电解质的横向扩散损失导致模型预测径流流速的精度有所降低.     

基于近红外光谱土壤水分检测模型的适应性

由于土壤水分的近红外光谱定量分析模型精度依赖于样品状态,故土壤水分定量分析模型的适应性极其重要。以湖北地区的3种土壤为研究对象,利用偏最小二乘法交叉验证建立了处理后样品下的土壤水分分析模型,模型预测值与标准值的决定系数R2为0.9946,交叉验证预测均方差为0.801%,模型预测决定系数R2为0.9919,预测均方差为0.912%;利用主成分分析了未处理土壤样品与处理土壤样品得分图的差异,结果表明定量分析模型对未处理样品的预测精度降低;采用斜率/截距的方法修正了12个未处理样品的模型预测值,预测平均绝对值误差从0.78%降低到0.38%,结果表明斜率/截距校正法能较好的提高近红外光谱土壤水分定量分析模型的适应性。     

深松截流对干旱牧区柠条生长的影响

 为了解决干旱牧区柠条地雨水利用效率低的问题,采用柠条地深松形成线状沟截流和在旱季剪枝减少柠条腾发量措施来增加雨水的利用效率。研究表明:深松后的柠条地土壤密度降低,平均下降0.21g/cm3,柠条的株高和冠幅增长量都比对照组有明显增加,平均增长率分别比对照组高45.54%和30.71%,水利用效率也相应提高;剪枝后的柠条株高和冠幅比对照组增长速度快,株高和冠幅的平均增长速率分别提高31.15%和32.32%;剪枝柠条和对照组柠条的株高与冠幅在试验结束时二者无显著差异。研究结果可为改善牧区生态环境提供理论依据。     

坡地间隔覆盖配施土壤改良剂的实用性研究

本文采用间隔覆盖配施土壤改良剂方法,利用室内人工降雨实验与土柱实验研究该方法对土壤水分运动及分布的影响,进而为其实际应用奠定理论基础。结果表明:(1)间隔覆盖法可增加入渗区蓄水量,面积比为1:1时,土壤蓄水量可达到降雨量的1.83倍。配施土壤改良剂情况下,雨强I=60 mm/h,面积比1:1时,降雨入渗率可达到未施加改良剂处理的2.60倍。湿润锋分布较深,水分分布均匀程度也有所提高。(2)对土壤水分蒸发及吸持水能力的研究发现,在施加土壤改良剂条件下,水分蒸发受到抑制,而土壤吸持水能力增强,但两方面作用均与PAM用量密切相关。虽然研究结果证实此种方法的实用性,但土壤改良剂的适宜用量、间隔覆盖法的适宜面积比、水分的实际调控效果及其对作物的影响需进一步研究。     

修剪留茬高度对北京地区草坪草耗水量的影响

水资源短缺,城市用水紧张,使得草坪灌溉用水管理受到极大关注。为了研究草坪修剪管理的节水效果,采用小型排水式蒸渗仪,通过田间实验研究了充分供水条件下3种草坪草(早熟禾、高羊茅、黑麦)不同修剪高度(留茬高度：5、10、15 cm和不修剪)处理对耗水量的影响,并根据水量平衡原理计算得到了3种草坪草的耗水量。研究结果表明：草坪草的耗水量均随修剪留茬高度增加而增加,不同草种间存在差异。3种草坪草修剪留茬高度为5 cm时较不修剪耗水量减少36.78%(早熟禾)、34.02%(高羊茅)、33.54%(黑麦),平均减少耗水量34.78%。所得参数可以为类似地区3种草坪草灌溉系统的规划设计和节水管理提供基础理论依据。     

滴灌湿润比的解析设计

滴灌湿润比的解析设计湿润比的计算是滴灌系统设计的重要内容。本文根据湿润比的合理定义，按照实际单个简头湿润体的形状，首次提出了相应当量湿润直径的概念，导出了现在国内广泛使用的湿润比计算公式的理论基础和实际应用时应满足的严密条件，分析了已往国内滴灌湿润比...