夹砂层土壤水分入渗试验研究

针对土壤剖面多呈层状分布的特点,通过室内土柱实验,研究了不同粒径和层位的有砂层的+土壤水分入渗问题.结果表明,有砂层的土壤不同粒径的夹层和不同层位的砂层都会影响水分的入渗情况.以均质粘土为参照,在相同层位处,粒径越大的夹层砂,入渗越快,但入渗量越小;在相同粒径下,夹层越接近地面,入渗越快,入渗量越大.并验证了Green-Ampt和Kostiakov模型在土壤水分入渗中的应用,湿润峰到达夹层上层前入渗强度随时间越来越小,二者呈非线性关系;湿润峰到达夹层下层前入渗强度随时间的变化呈线性关系.     

基于支持向量机的冻融土壤入渗参数预测

以提高冻融条件下农田土壤灌溉水利用率为目的,基于汾河灌区冻融期内土壤入渗试验,运用支持向量机理论,建立了以冻融条件下土壤含水率、质地、容重、地温和灌溉水温为输入变量,Kostiakov入渗模型参数k、α为输出变量的支持向量机回归预测模型。预测模型误差分析表明:入渗系数k与入渗指数α的训练样本相对误差与检验样本相对误差都控制在10%以内,将k与α代入Kostiakov入渗模型得到的90 min累计入渗量I_(90)的相对误差平均值为5.81%。说明冻融土壤条件下,基于支持向量机理论的Kostiakov入渗模型参数的预测是可行的。     

盐碱荒地土壤入渗参数的多元非线性预报模型

为给盐碱荒地改良提供技术支撑,以原生盐碱荒地土壤为研究对象,进行了大田原位系列入渗试验,获取了累计入渗量与入渗历时对应关系的试验资料,依据Kostiakov入渗模型,构建了入渗模型参数与同步土壤理化参数的样本集。利用土壤传输函数法,建立了以土壤基本理化参数为输入变量的Kostiakov二参数入渗模型参数k和α的多元非线性预报模型。结果表明:以土壤含水率、干容重、黏粒含量、粉粒含量、有机质含量、含盐量为输入变量对入渗系数k进行多元非线性预报和以土壤含水率、干容重、黏粒含量、有机质含量、含盐量为输入变量对入渗指数α进行多元非线性预报是可行的,两参数预报模型的相对误差平均值分别为5.5%和8.3%。     

畦灌灌水效果对土壤入渗参数的敏感性研究

为分析不同土壤入渗能力下的畦灌灌水效果差异,以汾东灌区北长寿试验点的灌水试验为依托,建立灌水技术参数优化模型对灌区的灌水条件进行优化。在优化灌水条件下,选用修正后的Kostiakov入渗模型,以土壤水分入渗参数k、a和f0为自变量,通过正交试验的方法,利用Win SRFR软件对灌水效果指标灌水效率Ea、灌水均匀度Du进行模拟,并对模拟结果进行方差和贡献率分析,结果表明:对于指标E_a和D_u,入渗参数影响显著,其贡献率由大到小均为ρ(k)ρ(f_0)ρ(a)。在此基础上,结合灌水效果指标对各入渗参数变异的敏感系数,确定了入渗参数k、a和f0综合变异时灌水效果指标偏离程度的量化形式,为土壤入渗能力空间变异时灌水效果指标精度控制提供依据。     

灌水频率对地下滴灌线源入渗土壤水分运动规律影响的试验研究

本文通过室内试验,分析了不同灌水频率对地下滴灌线源入渗土壤水分运动规律的影响,认为在相同灌水量条件下,间隔时间越长,土壤水分含量在湿润体内的分布梯度差相对较小,而间隔时间越短,在滴头附近含水率越高,向周围递减的梯度越大。分3次完成灌水量且两次间隔时间12h的试验,在滴头周围含水率较高。     

影响土壤入渗能力因素分析

根据大田不同土壤条件下的土壤水分入渗试验结果,分析讨论了土壤含水量、土壤质地、土壤结构、土壤有机质含量对土壤入渗能力的影响。试验结果表明:这些参数对大田土壤入渗能力的影响十分明显,研究结果对大田土壤入渗能力的预报及土壤入渗模型的建立具有重要意义。     

耕作后土壤水分入渗参数BP预报模型

根据黄土高原区耕作后土壤水分入渗资料所建立的基于Kostiakov三参数经验模型公式的BP神经网络预报模型,对土壤水分入渗参数进行预测。预测结果表明:利用土壤基本理化参数耕作层(0~20 cm)土壤含水率及其密度、砂粒含量、粉粒含量、有机质含量预报入渗模型参数具有可行性。入渗模型参数入渗指数α、入渗系数k的平均相对误差约为1%;稳渗率f_0的平均相对误差约为8%,在可接受范围内;90 min累计入渗量I_(90)的平均相对误差小于3%。模型整体预测精度较高,实现了利用土壤基本理化参数预报土壤水分入渗参数,可为黄土高原区耕作后土壤的灌水技术参数的确定提供理论与技术支撑。     

不同灌水技术对土壤性能影响的探讨

本文分析了滴灌和沟畦灌对土壤养分流失，土壤水分土壤结构，土壤温度的影响，得出滴灌技术具有显著改善性能的优点。     

西营河灌区田间灌水技术试验研究

渠系水利用系数及田间水利用系数测验表明,西营河灌区的节水潜力主要在田间。本文通过土壤入渗及灌水技术大田试验研究,指出了西营河灌区土壤入渗的规律、田间灌水质量状况及其改进途径。     

波涌灌溉条件下土壤致密层的形成及其对入渗特性的影响

本文根据田间波涌灌溉的试验研究，论述了在间歇灌水条件下，土壤表面致密层的形成过程及发展规律，在此基础上，进一步讨论了致密层在改变土壤入渗特性，以及朝着有利于节水、提高灌水质量等方面的发展上所起的作用．     

入渗水头对注射灌土壤水分运移及分布的影响

为了研究入渗水头对注射灌土壤水分运移及分布特性的影响,通过室内注射灌入渗模拟试验,测定了不同入渗水头下注射灌的累积入渗量、湿润锋运移距离和土壤剖面的含水率。研究表明:注射灌的累积入渗量与时间呈幂函数关系,入渗水头越大,相同入渗时间的累积入渗量越大。土壤湿润锋近似为圆心在出水口偏下的半圆形,湿润锋随时间延长运移速度变缓。在出水口下方土壤湿润范围比出水口上方大,土壤含水率也较大。入渗水头越大,相同入渗时间的土壤湿润范围越大,相同位置的土壤含水率越高。本研究结果丰富了注射灌理论,为入渗水头的选择提供参考。     

膜孔灌多向交汇入渗减渗特性和数学模型研究

利用自行研制的试验装置进行了膜孔入渗模拟试验。根据试验资料,分析了膜孔多向交汇入渗规律,研究了膜孔交汇入渗相对于膜孔自由入渗的减渗特性,建立了膜孔多向交汇入渗的三阶段入渗模型和减渗量模型,分析了膜孔交汇入渗参数随入渗阶段的变化规律,提出了膜孔交汇入渗减渗率的概念,并推导得到了膜孔多向交汇入渗减渗率的计算公式。在此基础上,建立了膜孔多向交汇入渗减渗率与入渗时间的幂函数关系,并根据试验实测资料进行了验证。     

夹砂层土壤膜孔灌水分入渗规律数值模拟与试验验证

为认识膜孔灌条件下具有砂质夹层土壤的水分入渗规律,应用非饱和土壤水动力学理论,基于Richard方程建立了膜孔灌夹砂层土壤水分入渗数学模型,利用SWMS-2D软件求解,并采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、偏差百分比(PBIAS)和纳什效率系数(NSE)对累积入渗量、湿润锋运移距离和土体剖面含水量的实测数据与模拟数据进行统计分析。结果表明:MAE值和RMSE值接近0,PBIAS10%(PBIAS=-6.36%~-0.81%),NSE接近1(NSE0.97),表明两者具有较好的一致性。所建模型可以较准确地反映夹砂土体膜孔灌水分入渗状况,证明SWMS-2D可以作为研究工具来模拟分析夹砂土体膜孔灌土壤水分入渗特性。     

畦灌土壤入渗参数估算的线性回归法

土壤入渗参数是地面灌溉设计的基本参数。针对现有估算方法存在计算工作量较大、精度不稳定的问题进行了研究，提出了畦灌土壤入渗参数的改进计算公式。在70m的畦田长度上等间距布置了8个水位传感器以观测地表水深沿畦长的分布，以及该分布随时间的变化。将畦灌地表水深与离畦首的距离之间的关系按指数函数进行非线性最小二乘拟合，并根据水量平衡原理提出了估算土壤入渗参数的线性回归法，避开了难以定值的地表储水形状系数。实例计算表明，地表水深与离畦首的距离之间呈现较好的指数函数关系，线性回归法估算土壤入渗参数的计算工作量较小，计算精度较高。     

沟灌二维入渗参数的影响因素与计算模型研究

为简化沟灌二维入渗参数的获取,本文以室内入渗试验为基础,分析了土壤容重、初始含水量、入渗水头这三个因素对二维和一维入渗参数参数比值的影响,初步建立了由一维垂直入渗参数推求二维入渗参数的多因子计算模型,并对模型分析简化,增加了模型的稳健性,通过大田试验对所建计算模型进行检验。结果表明文中所建二维入渗参数计算模型所求结果为整个灌水田块的均值,其与整个田块全部灌水沟由水流运动数据推求的入渗参数平均值误差不大,且入渗参数k、a增减相反,对累积入渗量的计算结果影响较小,说明本文所建模型对精度要求不高的沟灌灌水方案设计具有一定的指导意义。     

不同管距时玉米渗灌效果的试验研究

在运城市夹马口灌区和红旗灌区进行了1996,1997两个年度的玉米渗灌试验,研究了不同毛管间距条件下渗灌对其产量及水分生产率等的影响。结果表明,玉米渗灌毛管间距采用0.8~1.0 m较为适宜。毛管间距愈大,产量愈低;渗灌较地面灌平均减产7.23%,较旱地平均增产30.8%;玉米生长期内总耗水量地面灌最大,渗灌次之,旱地最小。渗灌可明显提高玉米水分生产率,渗灌处理水分生产率平均为1.65 kg/m3,是地面灌的1.2倍,是旱地的1.33倍;两年度渗灌较地面灌平均节水44.4%。     

半干旱草原型流域土壤入渗过程及转换函数研究

为了进一步探究半干旱草原砂质草甸地土壤入渗过程与影响因素相互作用的关系,以内蒙古锡林河流域为研究区,在厚栗黄土、草甸沼泽土、草原风沙土、石灰性草甸土、淡黑土等5种土壤类型下设置38个土壤入渗试验点以及62个土壤生态调查点,测定了各点位土壤的粒径、容重、有机质、含水率、地下生物量等理化特征。使用Green-Ampt、Philip、Kostiacov、Horton、Mezencev及USDA-NRCS等6种入渗模型模拟入渗过程,结果显示Horton和USDA-NRCS模型模拟效果最好,Adj-R~2分别为0.975和0.911,并利用模拟效果最好的Horton模型计算稳定入渗率,对土壤入渗特性和入渗影响要素进行了主成分和相关性分析并建立土壤转换函数,在此基础上对整个研究区的土壤稳定入渗率进行了1 km×1 km精度的面尺度拓展。研究表明,半干旱草原型流域的土壤入渗主要受到土壤物理属性与外界环境两种要素的影响,使用相关性显著的影响要素建立的土壤转换函数可以较好地模拟半干旱草原型流域的土壤入渗特征值,在小流域尺度上使用土壤转换函数的预测效果相较入渗模型的面尺度拓展更加精细。     

覆膜方式对沟灌水分入渗影响

通过室内沟灌不同覆膜方式水分入渗试验,分析了相同水平湿润距离下覆膜方式对水分运移分布影响,结果表明：(1)相同入渗时间下不同覆膜方式的累积入渗量大小顺序为不覆膜、沟坡覆膜、沟底覆膜、沟底覆膜+1/2上部沟坡覆膜;(2)入渗初期,相同水平湿润距离下,垂直湿润锋运移距离大小顺序与累积入渗量大小顺序相同;(3)入渗结束时,不同覆膜方式的土壤含水量等值线近似半圆形,不覆膜和沟坡覆膜的土壤含水量等值线分布明显比其他覆膜方式密集,土壤含水量则明显变小。总之,本研究可以为确定合理沟灌方式提供理论依据。     

灌水模式对免耕地土壤容重变化的影响

本文通过田间多年连续试验,探讨了2种灌水方式及4种灌溉制度下免耕地在玉米一冬小麦轮种条件下土壤容重变化规律。研究结果表明,从方差分析结果来看,灌溉制度和灌水方式在3年内对土壤各层容重的变化影响不显著;从各土层容重3年内变异程度的角度分析,地面灌充分灌对上层土壤（0—30cm）容重变化的影响要大于非充分灌,地表滴灌灌水方式对25—70cm土层容重变化产生的影响大于其它土层;此外,充分灌条件下,地表滴灌较地面灌水方式对土壤容重波动产生的影响更大,但地面灌灌水方式提高了表层土壤（0-10cm）的紧实度;非充分灌时,灌水方式对表层土壤及深层土壤（85cm以下）容重的影响较其它土层更小。