土壤水分运动空间变异性尺度效应的染色示踪入渗试验研究

探讨了土壤水非均匀流动特性和描述方法,通过染色示踪剂调查了三种试验尺度条件下非均匀流动模式,并采用随机层叠模型对不同实验尺度条件下非均匀流动模式进行了模拟。随机层叠模型中具有对数正态分布性质的随机层叠发生器被用来描述水流入渗过程,不同的方法被用于模型参数求解。试验观测和模拟计算结果均表明,尺度特性是非均匀流动的重要影响因素之一,准确的描述不同研究尺度下的非均匀流动特征,须同时考虑流动在水平和垂直方向的变异性。随着研究尺度的增加,流动的非均匀性变异程度更加明显。

饱和与非饱和带土壤水动力耦合模拟及入渗试验

利用可变坡土槽人工降水入渗试验,观测土壤水势及地下水出流量变化,建立了饱和与非饱和带土壤水数值计算模型MODFLOW-UZF1的参数率定及模型验证方法.结果表明:MODFLOW-UZF1能较为准确地模拟降水入渗补给过程,但忽略了非饱和带土壤水分运移中基质势的影响,在毛细管作用带土壤含水量模拟效果较差.

滹沱河大型入渗试验及其入渗能力计算

为获取滹沱河地下水库入渗场设计所需的参数,在滹沱河河道开展了国内首次大型入渗试验,采用水量平衡原理求取了滹沱河河道的入渗能力。试验成果表明:动水条件下河道入渗能力明显优于静水条件,为增强入渗效果,建议未来建设地下水库进行调蓄时,采用动水条件进行设计;滹沱河河道入渗能力极强,动水条件下稳定入渗能力高达1.31m3(m2.d),为滹沱河地下水库入渗场工程设计提供了重要依据。

非饱和砂土坡面降雨非正交入渗试验与数值模拟研究

传统降雨入渗分析仅以降雨强度在坡面上的正交分量作为边界条件,不符合实际降雨非正交入渗规律。为了研究非饱和砂土的非正交入渗规律性,采用自行研制的室内降雨试验装置对非饱和砂土坡面进行了一系列不同降雨强度、坡角和孔隙比的降雨入渗试验,并对应地进行了正交入渗条件下的数值模拟。测量了入渗率、出渗速率及砂土储水增量随时间变化的关系曲线,分析了雨强、坡角和孔隙比对试验结果的影响。试验结果显示各试验中均无坡面径流现象,与正交入渗边界理论差异显著。通过分析非饱和砂土在传统坡面降雨正交入渗边界条件下的入渗率、出渗速率及砂土储水增量等数值模拟结果与对应的降雨入渗试验结果的差异,证明按正交入渗边界理论计算得到的砂土坡面土体含水率、入渗能力及坡面边界条件转化的判别机制均与实际情况不符。

滹沱河大型入渗试验地下水补给量计算

通过采用水均衡法计算了滹沱河入渗试验期间的河道入渗补给量,并求取了滹沱河水源地一带获得的河道入渗补给量。研究表明:试验期间河道入渗水量为1 482.75万m3,河道入渗补给地下水量为1 382.89万m3,河道渗漏补给系数为93%;滹沱河水源地接受的补给量为742.53万m3,水源地范围内的观测井最大水位上升幅度6.823m,地下水补给效果明显。

斥水性土壤水分入渗试验和模型

为研究斥水性土壤水分入渗规律,并探寻适用于斥水性土壤水分入渗的数学模型,以妫水河流域亲水性和斥水性土壤为研究对象,开展室内一维垂直土柱入渗试验;分别采用Kostiakov分段函数、Fourier级数、一阶Gaussian函数以及Gaussian分段函数对斥水性土壤入渗率进行拟合。试验结果表明:亲水性土壤入渗率随时间呈单调减小变化趋势,斥水性土壤入渗一段时间后累积入渗量会出现翘尾现象,入渗率为先增大后减小的单峰曲线。模型图形分析表明:Kostiakov分段函数入渗率在拐点处同时存在一个极大值和极小值,Fourier级数存在多个波峰,一阶Gaussian函数不能反映入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象,因而均难以真实反映斥水性水分入渗过程。忽略水分开始快速入渗过程,Gaussian分段函数模型不仅能够反映入渗率在拐点前的单调增以及拐点后的单调减过程,同时也能够体现入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象。

开孔铺面土柱入渗试验及对地表径流削减作用分析

对开孔铺面的土柱入渗试验结论是 :在充分供水条件下 ,下渗强度和下渗量的大小与土壤性质、土壤含水量及淹水深度有关 .利用试验结果对典型城市设计暴雨分析表明 ,开孔铺面对地表径流确有削减作用 ,但不同的土壤性质、土壤含水量 ,降雨强度。

陕西王东沟小流域野外土壤入渗试验研究

以野外土壤入渗试验为依据，利用时域反射仪进行了土壤水分动态变化的观测，并分析了积水入渗过程中土壤水分的动态变化规津及停渗后土壤水分再分布规律。结果表明：野外土壤积水入渗过程中，土体内任—埋深处士壤含水率的变化一般经历稳定不变、缓慢上升、急剧上升和再稳定4个阶段，不同土地利用类型的土壤每一阶段听经历的时间长短不同；积水深度越大，土壤剖面含水率、入渗量变化越明显，湿润锋的推移也越快；停渗后土壤水分再分布规律表现为表层0～10cm土壤含水率急剧减小，10～70cm土壤含水率开始呈增大趋势，然后再逐渐减小，70cm以下的土壤含水率略有变化。

室内小雨强喷灌入渗试验系统的研究及应用

介绍了室内小雨强喷灌入渗试验系统，该系统通过可调压供水系统和可调高度喷头，可在室内小范围内模拟小雨强的喷灌供水过程。该系统结构简单、操作方便，雨强稳定性良好，均匀性亦满足要求。

堆积碎石土斜坡浅表现场入渗试验研究

为探究强降雨下堆积体斜坡浅表入渗规律,通过自制双环入渗仪分别对堆积碎石土饱和导水率和不同深度土层含水率进行现场试验,对堆积碎石土斜坡渗透特性在不同位置的空间变异性进行了研究。研究结果表明：测试区碎石土现场入渗过程符合Kostiakov模型;饱和导水率在南北方向（斜坡长轴方向）、东西方向以及坡顶、坡腰、坡脚区域的空间变异性均属于中等变异,坡表含水率在空间整体分布下变异系数相对较大（中等变异）,而在垂直方向水分分布的变异程度相对较小（弱变异）;堆积碎石土入渗速率从坡顶到坡脚呈现出相对减小的趋势;坡脚、坡腰平均含水率相对较高（12%~15%）,坡顶平均含水率相对较少（9%~10%）,坡表平均含水率沿垂直方向随着地层深度增加先增加后减小,在距地表10~15 cm深度范围含水率最大。

华北中部平原地表水入渗试验--以南宫溹泸河为例

华北平原中部地区含水砂层颗粒细且薄,对地下水储蓄和地表水入渗不利。选择河道带进行地表水入渗试验,以获取最大地下储蓄空间,为该区水资源合理利用提供良策。试验区选在南宫溹泸河,人工引水1.5个月,获取大量监测数据,据此对地下水位和水量的变化特征、入渗量和地下水库调蓄能力进行研究,结果表明:干涸河道引水入渗,入渗比例可达80.54%;溹泸河上下游2个断面Ⅰ-Ⅰ′和Ⅱ-Ⅱ′河道垂向渗透速度为10.81m/d和10.72m/d;水平扩散速度为1.69m/h和2.38m/h。由于Ⅰ-Ⅰ′断面垂向渗透速度大于Ⅱ-Ⅱ′断面,而水平扩散速度小于Ⅱ-Ⅱ′断面,所以Ⅰ-Ⅰ′断面形成的水丘相比Ⅱ-Ⅱ′断面较为明显,且不易消散。计算结果显示,试验区调蓄库容为1.87亿m^(3)。

低压毛管渗灌器在沙质土壤中的入渗试验研究

以室内入渗试验为基础,研究了低压毛管渗灌器在沙质土壤中的入渗性能和土壤水分运移规律,采用数理统计方法分析了加压水头、内芯直径和渗灌器长度3个主要因素对土壤水分运移规律的影响。结果表明,单一因素下低压毛管渗灌器入渗率与时间呈幂函数关系,累积入渗量与时间呈对数函数关系;加压水头对渗灌器入渗率和累积入渗量的影响最大,内芯直径次之,渗灌器长度最低。

黄丘区不同地类的降雨入渗试验

采用加拿大倒“L”型人工模拟降雨装置，在野外试验研究了黄土丘陵沟壑区几种坡面治理措施在暴雨下的入渗特征，取得了不同地类的降雨入渗过程线和拟合公式，同时印证了用双环法所得入渗曲线与降雨人渗过程有较大差异的结论。从而为提高小流域综合治理措施标准，建立土壤侵蚀数学模型提供了科学依据。

滹沱河地下水库入渗试验成果与初步分析

通过以往水文地质资料及历年来滹沱河过水观测数据分析,滹沱河具备建设地下水库的水文地质、工程地质基础,其经济、社会和生态效益明显。要长期大规模调蓄引江水和上游水库水,使工程既在设计上合理可行,又能保证地下水环境良性循环,必需通过开展大规模入渗试验来进一步论证,确定河道入渗补给能力、模型参数和地层净化能力等一系列技术参数。文中对地下水库入渗试验成果进行了初步分析。

暴雨对不同地类的土壤侵蚀和入渗试验

黄土高原地貌的水蚀过程均为超渗产流,即降雨强度超过土壤入渗强度(能力)时就开始产生地面径流,形成水蚀。在降雨过程中,雨水入渗愈多,径流愈少,反之,径流愈多,冲刷愈严重。其径流和入渗的关系成反比。研究不同地类的降雨、入渗规律,对防止水土流失及制定水土保持措施都有重要意义。过去利用定位径流小区观测,因受天然降雨的限制,长期以来未能回答百年一遇的暴雨对不同地类的降雨径流及入渗过程的规律。1989年8月我们利用人工降雨对不同地类作了降雨试验,现将试验成果简介如下。

铁尾矿砂模拟入渗试验研究

模拟入渗试验结果表明:铁尾矿砂入渗符合一般均匀介质的入渗规律,即存在渗润阶段、渗漏阶段和渗透阶段,容重与稳定入渗率、平均入渗率呈负指数相关,与稳定入渗时间呈正指数相关;铁尾矿砂入渗速率较均质土壤入渗速率高,达到稳定入渗所需时间较短;铁尾矿砂对三种经验模型及Philip模型的拟合度都很高,其中通用经验公式拟合最为精确。试验结果有助于后期覆土生态恢复的植被选择,可作为相关水土保持设施布设的理论依据。

黄土塬边漫灌区土体水入渗过程研究

黄土漫灌区水入渗形成的饱和黄土层内极易产生液化型破坏,诸如积石山6.2级地震诱发的中川乡液化型黄土滑坡和甘肃黑方台黄土滑坡为典型案例;然而,黄土中水的渗流是以活塞式基质渗流为主还是以优势渗流为主,目前尚未定论。以甘肃黑方台典型滑坡后缘漫灌区土体为研究对象,开展现场漫灌入渗试验,借助三维高密度电法实时监测水的入渗过程;利用电阻率变化率表征水分的整体入渗过程,并用相邻测量时段电阻率变化率差值表征该时段内水分的关键渗流空间,分析漫灌作用下黄土中水的渗流模式,探讨不同补给强度对渗流模式的影响。主要得出以下结论:(1)固定电极的时序三维高密度电法能有效探测黄土中水的渗流过程;(2)试验区黄土中呈现基质流与优势流共存的渗流模式,其中基质流的均匀入渗为测量空间内的主要渗流模式且集中于近地表2m内,优势流表现为延伸至4m深度的优势通道内水分向周围以基质流形式逐渐渗流,渗流轨迹受优势通道分布的影响;(3)含裂隙黄土中水的渗流模式受水补给强度的影响,其中漫灌或降雨积水时,出露地表的裂隙内水分可直接下渗至裂隙延伸的区域形成优势流,而在无积水的降雨条件下,裂隙内无法形成明显优势流,水分以活塞式基质流的形式下渗。研究成果可为黄土中水渗流的现场观测及模式探讨提供借鉴。

土壤水入渗参数非线性预测模型改进及应用研究

针对传统土壤水入渗模型不能考虑纵向土壤水分布变化,引入非线性模型对传统模预测模型进行改进,并结合土壤水观测试验对改进前后模型的预测精度进行比对。结果表明:改进模型可综合考虑纵向土壤水分布变化,相比于改进前,土壤水含水量预测精度得到明显提升,相对误差平均降低%。研究成果对于土壤水入渗量非线性预测方法具有重要参考价值。

土壤水入渗均匀特性的染色示踪试验研究

利用土壤染色示踪剂,对初始水头分别为1.25,2.5和5.0 cm三种情况下的实际入渗模式进行了全局性的观测。染色水流经过的区域被染色,通过照相记录染色分布获得实际流动模式,在此基础上,对水流运动的均匀性进行分析和评价。结果表明:即使在相对均匀的介质条件下,流动也表现出非均匀运动特性,入渗的均匀程度表现出随入渗水量的增加而增大的趋势,但过多的增加入渗水量,对于均匀程度的影响是有限的。

大田土壤冻融条件下入渗特性的试验研究

以冬小麦田冬春季跟踪入渗试验为依据，揭示了冻融土壤水分入渗的基本特性；分析讨论了土壤累积入渗量、稳定入渗率在土壤冻结和解冻过程中的变化规律，并将薄层霜状冻层对土壤入渗特性的影响进行了讨论。其研究结论对于土壤水分入渗的研究和冬春灌溉灌水效果的研究具有理论意义，对冬春灌溉的用水管理具有实际意义。