吉林省初始土壤含水量W_0的计算方法探讨

由于封冻,在东北地区,无法按日连续计算冬季土壤含水量,因此,很难准确计算迅前初始土壤含水量,而该值对建立各年第一次蓄满产流前的降径关系,起着很重要的作用。本文探讨了一种在封冻地区较为适用的初始土壤含水量计算方法,该方法方便快捷,可提高降径关系的精度。

水蚀条件下土壤初始含水量对黄土坡地溶质迁移的影响

水蚀条件下坡地水分溶质迁移规律对农业生产和水土资源保护具有重要作用。通过室内模拟降雨试验,研究了1.3%,5.7%,9.7%,14.2%和18.9%共5个含水量坡地土壤PO43-、K+和Br-的迁移特征。结果表明溶质流失量和流失率均随土壤初始含水量的增加而增加,径流中溶质平均浓度与前期含水量呈抛物线关系,1.3%含水量坡地平均浓度均高于5.7%和9.7%坡地,18.9%含水量坡地最高。溶质在土壤剖面的垂向迁移量由大至小依次为:Br->K+>PO43-。前期含水量越低,非吸附性的Br-向较深土层的入渗量越大。K+和PO34-的质量传递系数Km均随土壤初始含水量增加而增加,Br-和K+的Km较大,PO34-的Km最小。基于对流-弥散理论的质量传递系数Km可以反映非吸附性Br-随地表径流迁移的特征,但不能够反映土壤侵蚀对吸附性K+和PO34-地表流失的影响。避免在雨季里喷施大量速效肥料,可以有效地减少养分,尤其是吸附性养分的地表流失。

土壤初始含水量对黄土坡地水分运动与转化特征的影响

通过室内模拟降雨试验,研究了水蚀条件下初始含水量分别为1.3%、5.7%、9.7%、14.2%和18.9%时黄土坡地水分的迁移特征。结果表明随着土壤初始含水量的增加,坡面产流开始时间提前,坡地平均径流系数和径流量呈线性增加趋势;坡面径流含沙量与土壤初始含水量呈抛物线关系,在9.7%含水量左右存在最小值;土壤初始含水量越高,坡地累计入渗量越小,雨水转化为土壤水分的比率越小。在土壤初始含水量较高的雨季,建议采取保护性耕作措施,增加雨水入渗率,减少水土流失量。

紫色土区土壤初始含水量对坡面径流溶质流失的影响

土壤初始含水量在一定程度上影响着紫色土区的水土流失。通过人工降雨试验,研究了紫色土在5%,10%,15%和20%共4种初始含水量条件下的入渗、产流和径流溶质迁移变化过程。结果表明:径流强度随降雨时间呈对数函数变化;降雨25min后,径流强度趋于稳定值;在单位时间内,紫色土坡面平均径流深度和累积径流量随初始含水量的增大而增大,而坡面平均入渗率则呈相反的变化趋势。径流中PO34-,K+,Br-浓度均呈现相同的变化规律,在开始产流时,径流溶质浓度很高,随后迅速衰减并逐渐趋于稳定。径流溶质的流失量随初始含水量的增加而增加,径流溶质从土壤迁移到径流的过程是从很小值迅速增大到某一峰值,然后逐渐衰减至稳定。指数函数比幂函数更适合描述紫色土丘陵区坡地径流溶质迁移变化过程。

间歇降雨中土壤含水量分布及其对入渗的影响

通过室内土柱实验,研究了间歇性降雨事件中土壤剖面水分分布特征及其对入渗的影响。实验表明,积水发生时间与雨强和表层5 cm初始土壤含水量密切相关;前期累积入渗量越大,则土壤表面越容易发生积水;间歇入渗过程中,入渗还受间歇时间的影响,相邻入渗事件积水发生时间有提前的趋势,初始事件入渗速度较后续入渗大一个数量级;湿润锋运行速度存在明显的波动,在经历间歇期再分布后,湿润锋运动存在滞后效应,且波动作用较初始入渗更加显著。通过分析,认为土壤水入渗以运动波和扩散波的形式运动,两者交替起主要作用,土壤水分有随含水量升高以运动波传递,随含水量衰减以扩散波形式运动的趋势。

前期土壤含水量对水文模拟不确定性影响分析

前期土壤含水量是影响洪水形成的重要流域物理因素,在该次水文模拟中土壤初始含水量采用新安江日模型计算得出.研究中,通过改变日模型模拟的时间长度TP,来研究初始时刻土壤含水量的变化对洪水模拟精度的影响.结果表明:初始土壤含水量对于洪水模拟的精度有显著影响,不同日模型计算时间可以使次洪初始土壤蓄水量W的变化达到42%,而相应的洪峰偏差达到57.7%.土壤和降雨观测数据分析显示,土壤体积含水量与前期累积降雨量有一定地相关关系.为有效解决传统模型与流域真实物理属性数据的融合问题,初步建立了实测土壤体积含水量数据与模型中土壤湿度参数及前期降雨的经验关系.

不同初始含水量对草甸土坡面养分迁移的影响

采用室内人工降雨的方法,对不同土壤初始含水量的草甸土坡面进行养分(N、P、K)流失的研究。结果表明:土壤初始含水量越高,水分入渗速率越低,产流量越大,土壤侵蚀程度也越大。当土壤初始含水量低于15%时,土壤中的硝态氮会被淋溶到土层6cm以下,土层6cm以上的硝态氮含量极低,且淋溶的硝态氮均累积入渗到7～10cm土层中;当初始含水量在20%时,土壤中硝态氮有少量淋溶;当初始含水量在25%时,淋溶极少,仅表层1cm的土壤硝态氮有少量淋溶外,其余全部随径流流失。土壤速效钾、速效磷淋失很少。径流水样中,速效磷和速效钾浓度随降雨时间增加而逐渐减少,流失量与土壤初始含水量呈近似抛物线的关系,在初始含水量为10%～15%之间存在拐点。通过土壤初始含水量与坡面物质流失量的二次多项式关系确定出草甸土的最佳含水量范围是11.28%～14.76%,当含水量在此范围内时坡面物质流失量最少。

流域初始状态对环境同位素法划分流量的影响

在使用同位素示踪剂划分流量时,流域初始状态会对事件水和事件前水分割产生影响。为研究流域初始状态对环境同位素法划分流量的影响,以和睦桥流域2015—2016年间4场降雨事件为研究对象,根据稳定同位素含量(δ 18 O)确定其在流域出口断面径流的不同水源组成比例,着重分析流域不同初始流量和前期土壤含水量对流量过程线划分的影响。结果表明:流域出口径流总量中事件前水占优,洪峰流量以事件水为主;流域不同初始状态下同位素分割结果不同,表明该流域存在多种产流机制,流域初始流量与总径流系数及事件水贡献比例呈负相关;前期土壤含水量与事件水贡献比例的影响模式复杂多变,但在前期土壤含水量较高或前期降雨较多的情况下,总径流中事件水贡献比例将降低。

田间土壤水分蒸散模型研究

不同播期谷子田间试验表明,土壤储水量及土壤有效储水量均与作物生物量及土壤初始有效含水量有关,并建立了土壤储水量及土壤有效储水量与作物生物量及土壤初始有效含水量关系的数学模型;此外在考虑能量因子的情况下,建立了土壤储水量及土壤有效储水量与作物生物量、土壤初始有效含水量及温度关系的数学模型。

坡度对坡面降雨产流规律的影响

通过建立概化坡面模型,设置不同坡度下的单层无限深均质各向同性梯形壤土剖面,在不考虑蒸散发和土壤水分滞后效应的前提下,假定若干初始土壤含水量,借助Hydrus软件,在给定时空分布均匀降雨的条件下对Richards’方程进行数值计算以探索坡度对霍顿型降雨产流过程的影响。结果显示产流基本随坡度增加而减小,而初始土壤含水量增加将抑制坡度对产流的影响,用幂函数可以较好地近似产流和坡度之间的关系。

充分供水条件下点源入渗特性及其影响因素

通过大量充分供水点源入渗试验资料，分析了充分供水条件下点源入渗特性及其影响因素，研究了点源面积、土壤质地、土壤初始含水量及容重等因素对点源入渗的影响，在此基础上，探讨了充分供水单点源入渗的湿润体形状及其湿润锋运移规律。这些研究成果为进一步研究点源入渗和膜上灌技术奠定了基础。

Diesel oil infiltration in soils with selected antecedent water content and bulk density

The effects of soil texture, initial water content and bulk density on diesel oil infiltration in fine sand and silty clay loam materials were evaluated. Three physical and two empirical equations express diesel oil infiltration through soils with time, with coefficients of determination greater than 0.99. Diesel oil infiltrates more quickly in the fine sand than in the silty clay loam material. Diesel oil infiltration rates are found to decrease with increasing initial water content and bulk density for the silty clay loam material. The infiltration rate of diesel oil in the fine sand material increases slightly with increasing initial water content. The diesel oil saturated conductivity(Kdiesel) decreases with increasing bulk density for the silty clay loam column. Diesel oil sorptivity(S) decreases linearly with increased initial water content and bulk density of the silty clay loam material. Changes in empirical parameters relative to initial water content and bulk density are similar to the parameter S.