土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布 特性影响试验研究

通过室内不同土壤初始含水量的注射灌水分入渗试验,研究了土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布特性影响。研究表明：注射灌的累积入渗量与时间呈幂函数关系,土壤初始含水量越大,相同入渗时间的累积入渗量越大。在出水口下方土壤水分湿润范围较大,土壤含水量也较大,而在出水口上方则相反。土壤初始含水量越大,土壤湿润范围越大,距离出水口相同距离的土壤含水量越大。以上研究可为进一步补充注射灌理论技术提供基础。     

秸秆层施深度对土壤水分入渗 特性的影响

通过室内试验分析了秸秆层施深度对土壤水分入渗特性的影响,结果表明：（1）不同秸秆层施深度的累积入渗量和湿润锋运移距离均小于对照处理,入渗时间越长,减渗效果越明显,随着秸秆层施深度的减小,相同入渗时间的累积入渗量和湿润锋运移距离减小;（2）不同秸秆层施深度下,秸秆层上部土壤含水量比不施秸秆时大,而秸秆层下部土壤含水量比不施秸秆时小;（3）入渗结束时,层施深度越小,其秸秆层上部的土壤含水量越大,而秸秆层下部范围则相反。研究结果可以为秸秆覆盖下农田水分的高效利用提供参考。     

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。     

土壤中NaCl含量对水平一维入渗特性的影响

通过室内试验,分析了土壤中NaCl含量对水平一维入渗的湿润锋、累计入渗量、土壤含水量和土壤Cl-含量的影响。结果表明:不同NaCl含量土壤水平一维入渗的湿润锋和累计入渗量随着入渗时间的延长而增大;相同入渗时间时,土壤NaCl含量越高,湿润锋运移距离、累计入渗量、土壤含水量越小,土壤Cl-含量越大;不同NaCl含量土壤水平一维入渗结束后的土壤含水量和土壤Cl-含量之间存在极显著的相关关系。     

膜缝沟灌入渗规律及模型研究

根据膜缝沟灌试验研究结果,分析了膜缝宽度、土壤初始含水率、土壤容重及水深4个因素对膜缝沟灌二维入渗的影响。结果表明：膜缝宽度越大,累计入渗量越大,但是不利于水平入渗;土壤初始含水率越大,在相同的入渗时间里累计入渗量越小,但是其垂向、水平入渗速率越快;土壤容重及灌水沟中的水深对累计入渗量及垂向、水平入渗速率的影响不是很明显。提出了分别以膜缝宽度和初始含水率为参数的入渗模型。     

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。     

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。     

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.     

层施保水剂对毛管水上升特性影响

通过室内层施保水剂的毛管水上升模拟试验,分析了层施保水剂厚度对毛管水上升特性影响,结果表明：（1）相同毛管水上升高度下,层施保水剂厚度越大,其地下水补给量越大;（2）相同供水时间下,层施保水剂厚度越大,毛管水上升高度越小;（3）供水结束时,在下层土壤湿润范围,距供水面相同距离的土壤含水量随着层施保水剂厚度的增大而增大,在土壤上层湿润范围,相同位置的土壤含水量则相反。以上研究结果可以为高地下水位地区减轻渍害提供理论依据。     

膜孔直径对膜孔灌自由入渗特性影响试验研究

通过室内不同膜孔直径的膜孔灌自由入渗试验,分析了膜孔直径对膜孔灌自由入渗量和入渗率的影响.结果表明:不同膜孔直径的入渗量均随着时间的延长而增大,相同入渗时间时,膜孔直径越大入渗量越大;不同膜孔直径的入渗率均随着时间的延长而减小,相同入渗时间时,随着膜孔直径的增大而入渗率减小.建立了膜孔灌自由入渗率与入渗时间和膜孔直径的关系,推导了膜孔灌自由入渗量模型,分析了入渗率随膜孔直径变化的原因等.     

咸淡水交替淋溶下土壤盐分运移试验

为确定咸淡水交替灌溉后土壤盐分的运移规律,采用2 g/L,4 g/L两种矿化度的咸水分别与淡水连续、交替淋溶室内土柱,初步研究了咸淡水交替淋溶下土壤盐分的变化规律。研究结果表明:咸淡水交替淋溶下土壤表层盐分逐渐下移,两个试验处理的土柱都出现积盐情况,且4g/L时的积盐量大于2 g/L时的积盐量,土壤溶液中Na+,Ca2+的分布与EC值的变化规律基本一致,在此条件下盐分的增加没有引起土壤的碱化,灌水结束后,两个试验处理的土壤溶液EC值都小于4 dS/m,在作物耐盐的范围内,可推广应用到大田咸淡水交替灌溉中。     

基于支持向量机的微咸水灌溉下土壤盐分预测

土壤水盐运移过程是农田土壤水盐调控的重要基础,是一个极其复杂的物理化学过程。本文在室内微咸水灌溉试验的基础上,引入支持向量机(SVM)模型应用于咸淡水交替灌溉后对土壤溶液EC、pH值的预测研究,并对其预测效果进行了分析。研究表明,支持向量机回归模型能够有效地模拟预测咸淡水交替灌溉下土壤EC和pH值变化规律,模型平均相对误差均小于10%,具有较高的预测精度。本方法为土壤水盐运移研究提供了一条新的思路和途径,具有较大的实用价值。     

灌溉水中盐分对土壤结构性质及水流运动特征的影响

再生水和微咸水等用于农田灌溉对缓解农业用水紧缺、保证粮食稳产高产方面作用显著。但这些非常规灌溉水中的盐分进入受灌农田土壤会引起土壤结构性质的改变,进而引起入渗水流运动特征的变化,增大了农业灌水和施肥的管理难度及地下水受污染的风险。本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水盐分浓度(0、1.0、3.0和5.0 g/L)、灌水频率(1天1次、2天1次、4天1次)、含盐灌溉水-清水交替灌溉模式(纯清水灌溉、纯含盐灌溉水灌溉、含盐灌溉水-清水交替灌溉)对受灌土壤容重、团聚体结构稳定性、孔隙结构特征、地表入渗性能以及入渗水流运动非均匀特征的影响。结果表明,适度的盐分浓度、较低的灌水频率但较大的灌水定额、含盐灌溉水-清水交替灌溉均有利于提升土壤团聚体的稳定性、抑制土壤板结、改善受灌土壤的地表入渗性能、降低入渗水流运动的非均匀性。研究成果对再生水和微咸水农田灌溉制度设计具有参考价值。     

不同矿化度微咸水对土壤入渗特征的影响研究

根据室内微咸水积水入渗土壤水盐运移模拟试验结果，分析了包括淡水在内的6种不同矿化度湿润锋、土壤含水量的变化特征。研究结果表明，微咸水入渗的湿润锋在相同的时间内运移深度更大，或者湿润锋运移到相同的深度时微咸水所用的时间更短。入渗水量与湿润锋呈线性关系，湿润土体的含水量由地表向下逐渐由饱和含水量减少至初始值，水分剖面变化由缓到陡。     

暗管排水与节水灌溉条件下盐渍化农田水盐分布特征

灌溉淋洗压盐系盐碱地改良的主要措施,但同时也会造成地下水上升,带来随作物生育期逐渐出现的土壤耕层的返盐现象,其与暗管排水结合则可提高脱盐效果。为了研究暗管排水条件下的油葵在拔节期增加不同的灌水量对盐碱地(施加30 t/hm~2脱硫石膏,土壤耕作层掺入85.05 m~3/hm~2细沙)土壤水盐及土壤酸碱性分布的影响,设计了暗管排水结合传统灌溉处理、暗管排水结合节水灌溉处理、暗管排水结合无灌水对照处理3种处理,通过监测土壤EC值、pH、含水率,分析暗管排水结合传统灌溉与节水灌溉对重度盐碱地土壤的水分、盐分及酸碱程度的时空变化特征。结果表明:与对照处理对比,传统畦灌方式下灌水处理降低了土壤含水率,对0～20 cm土层的脱盐效果明显;在暗管排水的基础上,对照处理的油葵地0～60 cm土层的EC值为3.49～0.67 d S/cm,节水灌溉处理的EC值为1.71～0.33 d S/cm,传统灌溉处理的EC值为3.75～0.27 d S/cm;虽然传统灌溉在灌水后10 d左右降低了0～100 cm土壤盐分,提高了土壤的含水率,但传统灌溉处理下油葵在开花期0～40 cm土层的含水率比对照处理低,且40～100 cm土层的返盐程度是节水灌溉的2～3倍;对照处理下0～60 cm土层的pH为7.54～8.65,节水灌溉处理下pH为7.51～8.89,对照处理下40～100 cm土层的pH为8.29,传统灌溉处理下pH为8.1～10.85,节水灌溉处理的土壤在0～100 cm的土层呈现脱碱的状态,高的灌水量使土壤有碱化的可能,尤其是在20～40 cm土层。暗管排水条件下在油葵拔节期进行节水灌溉有利于土壤脱盐、脱碱。     

灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水量和含盐量,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态的影响.研究结果表明:灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤水分影响明显,随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加,土壤含水率越大;灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤盐分影响明显,土壤盐分累积量随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加而增大;收获后与播种前相比,0~100 cm土层,除淡水充分灌溉处理脱盐外,其余各灌溉处理均呈现积盐,并且随着灌溉水矿化度的增大,盐分累积量也越大,其中灌溉水矿化度为6 g/L的轻度缺水灌溉处理积盐量最大,最大值为0.838 g/kg.     

灌水次数对土壤入渗影响的试验分析

利用野外双环入渗仪和TST-70室内土壤入渗仪进行入渗试验,分析室内以1.35 g/cm3容重装土与田间翻耕地在0、1和2次灌水后的土壤入渗过程,研究Kostiakov入渗模型中各参数随着灌水次数的变化及田间与室内试验中入渗参数的差异性。结果表明:灌水和室内装土试验均使经验指数α有了一定程度的增大。同时,灌水和装土试验的Kostiakov入渗模型中第一个单位时间内平均渗吸速度i0较田间未灌水都有了明显的减小,经验指数α取值范围较有关资料中所给值小。4种处理中,一次灌水和室内装土试验的累积入渗量与时间双对数关系拟合很好,室内试验的误差分析值最小。因此,在利用Kostiakov入渗模型确定灌水技术参数时,应该考虑适用条件以及灌溉情况。