非相似介质方法在估计土壤水分特征曲线中的应用

根据非相似介质方法，利用颗粒大小分布、容重等资料，间接估计了位于黄淮海平原河南封丘地区土壤祥品的土壤水分特征曲线。模拟结果表明，这种方法在低压力水头范围内预测效果较理想，但在水分特征曲线的后段，即高压力水头段非相似介质方法过低地估计了压力水头值，效果相对较差。同时文中还对造成这一现象的原因进行了探讨。     

基于不同优化算法的土壤水分特征曲线模型模拟性能分析

土壤水分特征曲线反映了包气带土壤孔隙中水分质量与能量之间的基本关系,同时也间接反映出土壤内部的孔隙情况。土壤水分特征曲线模型对实测土壤持水数据的拟合效果不仅取决于所选用的模型,还依赖于对拟合算法的选取。基于UNSODA 2.0数据库中世界各地实测土壤持水数据,采用多种高效拟合算法(遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法、差分演化算法)对4种应用广泛的土壤水分特征曲线模型(Brooks-Corey模型、van Genuchten模型、Kosugi模型、Biexponential模型)进行研究,旨在获取最适宜拟合土壤水分特征曲线的模型与拟合算法。结果表明:van Geunchten模型对较细和较粗质地土壤的实测持水数据拟合效果较好; Biexponential模型在中等质地土壤类型下的拟合效果较好;而Brooks-Corey模型拟合效果整体较差;粒子群算法与差分演化算法对土壤水分特征曲线的拟合效果最佳;模拟退火算法在运算效率上高于其他算法,当需处理的数据量较大时使用该算法可显著缩短运算时间。研究成果可以为农田水利、生态水文等研究中土壤水力参数的选取提供指导和参考。     

考虑滞后效应与吸附作用的非饱和土SWCC分形模型

传统土-水特征曲线(SWCC)模型的研究仅考虑了土壤基质势的毛细组分而忽略了吸附组分,高估了土壤在低饱和度范围的基质吸力。针对该问题,假设土壤孔隙系统可用一簇带有孔喉的毛细管表示,且其孔径分布服从分形规律。在此基础上将土壤中水分运移分为2个阶段,即毛细水与吸附水共同参与水分运移阶段,以及仅吸附水参与水分运移阶段,推导得到了可以反映全基质吸力范围土壤持水特征及滞后效应的SWCC模型。最后采用已有的试验数据与研究结果对得到的本构模型进行验证,结果表明所提出的SWCC模型预测曲线与试验数据吻合良好,且相比已有方法可更好地描述非饱和土SWCC的持水特性,证明了该模型的合理性与可行性。     

基于不完全分形理论的土壤水分特征曲线模型

本文将土壤的物理构成分为不具有分形结构的固体颗粒和孔隙以及具有分形结构的团聚体结构，建立了土壤孔隙和粒径分布的不完全分形模型，并与土壤毛管水运动Young-Laplace方程相结合推导出土壤水分特征曲线模型。将模型应用于6种土壤的结果表明，模型所包括的3个参数中分形维数有随土壤黏粒含量的增加而增大的趋势，另2个参数分别为基质势作用下的可释放含水率和特征曲线的形状参数。所提出的水分特征曲线模型能够较好的模拟不同土壤质地和基质势范围下土壤基质势和含水率的特征关系。     

由土壤水分特征曲线反推土壤孔隙分形维数

利用分形几何理论，可在水分特征曲线与土壤结构分维之间建立一定的函数关系式。利用这些函数关系式与Campbell经验公式具有相同或相似的幂定律形式的特点，由土壤水分特征曲线反推土壤孔隙分形维数，这不仅可以揭示Campbell经验公式与土壤孔隙结构之间的内在联系，还可为建立土壤非饱和水力参数的分形模型提供理论依据。     

同质异性土壤水分特征曲线的特性试验研究

采用压力膜法,对5种同一质地、不同特性中壤土作水分特征曲线,经分析得出:同一质地装填土的干容重影响土壤水分特征曲线,表现为同一土壤吸力下干容重大的土壤含水率低;农田原状土存在着空间结构上的差异;经不同处理的土壤,土壤水分特征曲线有一定的差异.     

珠三角滨海小流域降雨入渗试验与模拟研究

调查了中山大学珠海校区滨海小流域内的土壤质地情况,着重分析了其中一个径流试验场A中的土壤颗粒组成;根据实测土壤含水量、土壤吸力数据,用Gauss曲线拟合了吸水过程的土壤水分特征曲线,并编制了计算一维非饱和土壤水运动的计算机程序,模拟分析了径流试验场A在一次降雨入渗过程中、土壤含水量、土壤基质势的变化,获得了不同深度处的土壤吸水过程的水分特征曲线。     

水平一维土壤水分入渗特性分析

本文对土壤非饱和导水率和水分特征曲线分别采用k=ks(hd/h)m和(θ-θr)/(θs-θr)=(hd/h)n的形式，假定水平入渗时土壤传导区内水分运动通量q不随位置x变化，推求了湿润锋与累积入渗量和入渗率间关系、湿润锋随时间变化关系，以及土壤水分分布与湿润锋间关系。并利用实验资料对这些理论关系进行了检验，检验结果表明了理论分析是合理的。     

保水剂对草坪土壤持水特性影响研究

为了探明保水剂对草地种植条件下土壤水分特征曲线的影响,基于王全九等开发的入渗特性法进行了土壤水平入渗试验,得出了在草坪土壤中施用不同浓度保水剂的Brooks-Corey土壤水分特征曲线。结果表明：在低吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂施用浓度增大而增大,在高吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂施用浓度增大而减小;在0~1 bar范围内,施用保水剂处理的土壤水分特征曲线均匀降低,表明施用保水剂能够稳定而有效地供给植物所需水分。本研究可以为制定城市绿地草坪合理的灌溉制度和在草坪种植中合理推广使用保水剂提供理论依据。     

渭河滩地土壤水分特征曲线变化规律

在系统分析水势与土壤水势的概念、影响土壤水势的因素以及土壤水分特征曲线的基础上,分析了渭河滩地0～80 cm土层内不同深度土壤的水分特征曲线变化规律。结果表明:渭河滩地0～40 cm为沙壤土,持水性较好;40～60cm为黏性土壤,持水性较强;60 cm以下为沙子,持水性较左。     

土壤持水特征测定中的容重变化及其确定方法

利用离心机法测定了黄土高原6种典型质地土壤的吸力、容重和重量含水量三者的关系，分析了土壤持水特征测定中的容重变化特征；借用土壤水分特征曲线幂函数模型和土壤收缩特征线性模型获得容重与吸力间幂函数关系，并利用试验资料进行检验；提出了确定土壤持水特征测定中容重变化的三点法，该方法所获得土壤水分特征曲线与实测结果极为吻合，精度较高。     

生产建设项目不同水土保持监测方法的比较分析

生产建设项目的水土保持监测内容由1个目标层、6个控制层、29个要素和96个指标构成。介绍了长江流域水土保持监测中心站开展水土保持工作主要采取的方法,即资料分析法、实地量测监测、定点地面监测、遥感监测、三维激光扫描测量、摄影测量和远程实时监控技术等。比较了各监测方法的原理、适应性及特点。由于各种监测方法均不是独立运用于某一个项目工程,因此,根据项目工程总体布局和工程施工可能造成的水土流失部位的特点,应相互结合各自特点,选择适合的监测方法,对生产建设项目水土流失及水土保持措施进行全过程监测。     

滴灌作用下膨胀土边坡表层含水量影响因素分析

含水量是影响膨胀土裂隙开展的关键因素,基于控制含水量(后称"控水")的思路治理膨胀土边坡的方法具有重要的工程意义。提出利用滴灌加湿作用控制膨胀土边坡裂隙的理念。运用有限元分析方法,研究滴灌作用下膨胀土表层初始含水量、滴灌量、滴灌历时以及坡度等关键敏感性因素对边坡表层含水量的影响规律。研究结果表明:膨胀土具备较强的保水性能;初始含水量低、持时短、大间距的滴灌,不利于土体水分重分布;多点源交汇滴灌下的坡度越大,滴灌浸润范围越大。因此,可通过开启较高的滴灌临界含水量、设置较大坡度以及合理的滴头水平间距来增强膨胀土边坡表层土体的加湿效果。     

温度对简化蒸发法测定土壤水分特征曲线和导水率曲线的影响

根据Schindler(1980)提出的简化蒸发法,在微型土柱的两个高度安装张力计测定土壤吸力,并采用称重法得到土壤含水率,通过公式再计算土壤水分特征曲线和导水率曲线。结果表明:温度的差异影响土壤水分特征曲线和导水率曲线。在砂土、砂壤土-1和砂壤土-2的水分特征曲线上,当吸力小于10 kPa时,同一吸力时25℃曲线的含水率均小于16℃曲线的含水率;当吸力大于10 kPa时,砂土和砂壤土-2在同一吸力时25℃曲线的含水率均大于16℃曲线的含水率,而砂壤土-1无此变化。在砂土、砂壤土-1和砂壤土-2的导水率曲线上,砂土在10kPa以下时25℃导水率值低于16℃导水率值,其他情况下,在同一吸力时,三种土样的25℃导水率值均高于16℃导水率值。     

蒸发条件下土壤水分再分布的动力学研究

通过测定和拟合土壤水分特征曲线中的主脱水线和主吸水线，用Mualem滞后模型计算各扫描线的比水容量和导水率，对蒸发条件下土壤水分再分布进行了动力学模拟。研究表明，考虑滞后作用有效地提高了水分再分布的模拟精度，充分显示了水势梯度是土壤水分迁移的动力，而不完全是含水量的差异；土壤水分含量的大小不能体现水分利用的有效性；滞后作用减缓了湿润锋的前进速度和表层的干燥速率，考虑滞后作用数学模型更能反映土壤水分运动的动力学微观特征。     

Study on soil water characteristics of tobacco fields based on canonical correlation analysis

In order to identify the principal factors influencing soil water characteristics (SWC) and evaluate SWC effectively, the multivariate-statistical canonical correlation analysis (CCA) method was used to study and analyze the correlation between SWC and soil physical and chemical properties. Twenty-two soil samples were taken from 11 main tobacco-growing areas in Guizhou Province in China and the soil water characteristic curves (SWCC) and basic physical and chemical properties of the soil samples were determined. The results show that: (1) The soil bulk density, soil total porosity and soil capillary porosity have significant effects on SWC of tobacco fiels. Bulk density and total porosity are positively correlated with soil water retention characteristics (SWRC), and soil capillary porosity is positively correlated with soil water supply characteristics (SWSC). (2) Soil samples from different soil layers at the same soil sampling point show similarity or consistency in SWC. Inadequate soil water supply capability and imbalance between SWRC and SWSC are problems of tobacco soil. (3) The SWC of loamy clay are generally superior to those of silty clay loam.     

推求Gardner-Russo持水曲线模型参数的简单入渗法

本文基于水平一维非饱和土壤水分运动规律，推求了Gardner-Russo持水曲线模型参数，获得了水平一维非饱和土壤水分运动中累积入渗量、入渗率、湿润峰、入渗时间之间的理论关系。用模拟的结果进行拟合，其决定系数为 0.9969～0.9997。当获得土壤饱和体积含水率、初始体积含水率、残余体积含水率和土壤饱和导水率，基于这些理论关系实现了Gardner-Russo模型曲线特征参数的求解。利用数值模拟数据和实验数据检验该方法，将用此方法估计的参数值与理论值进行比较，并进行了模型中参数的敏感性分析，结果表明本研究所求得的参数有较高的精度，为土壤水分运动参数求解提供了一种简单的土壤水分瞬时入渗法。