水平土柱法测定非饱和土壤水力扩散度实验

水力扩散度是非饱和土壤水分运动的一个重要指标,对于地表水—土壤水—地下水转化规律的研究、农田土壤水分预测预报、区域水盐运动规律的研究等,它是一个必不可少的参数。介绍了水平土柱法测定土壤水力扩散度的实验方法、实验装置和实验步骤,并对某区土样详细记录了试验的全过程和结论数据,对实验结果进行了分析比较。

水平土柱法测定非饱和土壤水力扩散度实验

水力扩散度是非饱和土壤水分运动的一个重要指标,对于地表水—土壤水—地下水转化规律的研究、农田土壤水分预测预报、区域水盐运动规律的研究等,它是一个必不可少的参数。介绍了水平土柱法测定土壤水力扩散度的实验方法、实验装置和实验步骤,并对某区土样详细记录了试验的全过程和结论数据,并对实验结果进行了分析比较。

草原露天矿区劣质土壤水平扩散特征与模拟

为探究草原露天矿区不同类型土壤的水平扩散特征,以内蒙古鄂尔多斯市伊旗武家塔矿区的原状土、矿山堆积土和生态改造土3种不同立地类型的土壤为对象,通过土壤质地、扩散率、含水率等测试试验,采用HYDRUS-1D软件,对原状土、矿山堆积土和生态改造土入渗特性进行数值模拟,分析各因素对矿区土壤入渗规律的影响,探讨草原露天矿区不同类型土壤水平扩散过程的影响及变化规律。结果表明,在一维水平入渗运动条件下,原状土、堆积土、生态改造土3种不同粒径土壤的湿润锋运移距离与时间曲线整体呈现相似变化,随着入渗时间的增加,湿润锋运移距离呈现先快速增加,后缓慢推进趋势。同一种土壤类型条件下,土壤的湿润锋到达土柱最末端所需时间与土层深度呈反比关系,随着土层深度的增加,所需时间逐渐减少,且平均扩散速率更快;在同一入渗时间下,湿润锋运移距离与土层深度呈正比关系,随着土层深度增加,湿润锋运移距离也相应增大。Boltzmann参数(λ)随着土壤含水率的增加而逐渐减小,各土壤的λ~θ关系曲线随土壤含水率的增加呈现下降趋势。当θ达到某一临界值之后,λ急剧减少,原状土、堆积土和改造土各土层θ临界值略有差异,原状土各土层的θ临界值为0.29,堆积土各土层分别为0.24,0.28,0.30,而生态改造土除60—90 cm外,其余土层的θ临界值为0.31。通过HYDRUS-1D模型结合水平土柱剖面含水量变化对土壤水力参数进行反演,模拟3种土壤面含水量的变化,R 2均大于0.91,纳什效率系数(NSE)均大于0.95,均方根误差(RMSE)均小于0.20。利用HYDRUS-1D模型反演土壤水力参数模拟矿区劣质土壤水平入渗过程,能较好地模拟入渗过程,描述矿区不同土地类型的土壤水分动态变化规律,为矿区的土壤水分动态监管及生态治理提供参考依据。

阿拉尔绿洲灌区棉田土壤水分扩散率的测定

土壤水分扩散率是研究土壤水盐运动的重要参数之一。在室内用非稳定流水平土柱法对塔里木河流域阿拉尔绿洲灌区棉田土壤水分扩散率进行了测定。建立了Boltzmann变换参数、土壤水分扩散率与土壤含水率之间的定量关系。结果表明:土壤水分扩散率与土壤含水率呈单调递增关系。当土壤含水率趋近饱和含水率时,土壤水分扩散率趋近于无穷大。因此,用指数函数或幂函数不能很好地刻画土壤水分扩散系数与土壤的体积含水量之间的定量关系。本文建立的土壤水分扩散率与土壤含水率之间的函数关系较好地反映了土壤水分扩散系数与土壤的体积含水量之间的客观规律。

石河子垦区灌耕灰漠土饱和-非饱和土壤水动力弥散试验研究

根据室内水平土柱吸渗法和易混合置换试验,对石河子垦区灌耕灰漠土饱和-非饱和土壤水动力弥散进行试验,通过理论分析和计算,得到了非饱和土壤水分扩散率和水动力弥散系数及饱和条件下的溶质弥散度,结果表明,规律性较好,且有较好的重现性,说明方法是可行的,测定数据有较好的应用参考价值。

土壤盐分对土壤水分扩散率的影响

土壤水分扩散率是土壤水盐运动的重要参数之一。利用水平土柱吸渗法对不同含盐量土壤的水分扩散率与含水量之间的关系进行了测定,并建立了土壤水分扩散率、土壤含水量与Boltzmann参数间的定量关系。结果表明,不同含盐量土壤之间的水分扩散率存在明显差异,表现在相同土壤含水量情况下,土壤水分扩散率随土壤含盐量的增大而增大;土壤水分扩散率随土壤含水量增大而单调增大,且当含水量接近饱和时,土壤水分扩散率接近无穷,通过建立含水量与土壤水分扩散率的经验函数关系能较好地反映了土壤含水率与土壤水分扩散率间的关系。

伴有吸持反应的土壤溶质综合扩散系数的测定

土壤溶质综合扩散系数Dsh（θ）的测定是进行土壤溶质运移定量分析的必要条件。本文用水平土柱法进行了KH2PO4在五种非饱和土壤中的入渗实验，测定了磷离子综合扩散系数Dsh（θ）讨论了测定方法及结果。结果表明：几种土壤中磷离子的扩散系数均随土壤含水率的增加呈自然指数增加，且吸持反应强的土壤其曲线斜率要比弱的大。水平土柱法可以用于研究与土壤有吸持反应的溶质在非饱和土壤中的综合扩散系数。

滨海盐渍土非饱和土壤水扩散率的研究

本试验采用水平土柱法对三种滨海盐渍土的非饱和土壤水扩散率进行的研究结果表明:三种土壤的非饱和土壤水扩散率变化于0.14～117.32cm^2·min^(-1)之间,比非饱和土壤的离子扩散率大几个数量级;非饱和土壤水扩散率随土壤含水量的增加而升高,符合 D(θ)=ae^(bθ)经验公式;含水量与 Boltzmann 变换参数λ之间的关系为(λ)随含水量的下降而降低;在质地相同的情况下,土壤容重和土壤孔隙度均对非饱和土壤水扩散率有很大的影响,但土壤盐分浓度在含水量达0.2cm^3·cm^(-3)以上时对非饱和土壤水扩散率影响不大。

测定土壤水分运动参数的试验研究

土壤水分运动参数是求解土壤水分运动基本方程的基础。我们采用水平土柱法测定了土壤水分扩散率D,利用D值和实测得到的土壤水分特征曲线推求了土壤水分传导率K。对表层土和深层土分别进行了干容重各为1.35g/cm^3和1.50g/cm^3的四组8次试验。通过对试验结果的回归分析,得到了D～θ_v,D～θ_v/θ_s,K～θ_v和K～θ_v/θ_s之间的经验公式。

典型地块粉砂壤土水分扩散率测定

以新疆石河子垦区最早实施滴灌棉田地块为研究对象,采用水平土柱法研究粉砂壤土水分扩散率。结果表明:Boltzmann参数随着土壤含水率的减少而增大,其中40~60 cm土层随着土壤含水率的减少Boltzmann参数变幅最为明显;相同含水率情况下,40~60 cm土层水分扩散率最高,其水分扩散率大小表现为:40~60 cm>0~20 cm>20~40 cm;并用RETC软件对参数进行拟合,由VGM模型和BCM模型的实测值与模拟值均方根误来分析,最终确定BCM模型拟合表达式作为粉砂壤土水分扩散率。

非饱和土壤水动力弥散系数的研究

以棕壤土为对象,采用水平土柱入渗法对水动力弥散系数Dsh(θ)进行了分析。试验分2组进行,分别采用初始浓度为0.1%和1%的钾肥(K2SO4)和氮肥(尿素)两种溶液,测定了试验土柱不同刻度处土壤体积含水量θ、土壤溶质浓度C。采用电导率仪和火焰分光光度仪分别测定了土壤溶液的含盐量和水溶性K+浓度。结果表明,Dsh(θ)值与采用何种浓度表示形式无关;不同初始浓度时,同一溶质的水动力弥散系数随浓度的增大而减小;相同初始浓度条件下,尿素溶液的Dsh(θ)小于K2SO4溶液的相应值;非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)与扩散系数D(θ)呈现相同的变化趋势。

潮棕壤土水动力弥散系数研究

以下层潮棕壤土为对象,以硫酸铵为溶质,采用水平土柱入渗法对不同入渗溶液浓度(0、50、100和150g/L)的土壤水分扩散系数D(θ)和非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)进行了试验和分析。结果表明,土壤水分扩散系数和土壤水动力弥散系数随着含水率θ的增大而增大。θ较小时,土壤溶液的粘滞性对水分扩散有显著影响;θ较大时,粘滞性下降,其影响变弱。随着θ的增大,C0对Dsh(θ)的影响越来越明显。D(θ)始终大于Dsh(θ)。

磷石膏改良剂对土壤水分扩散率的影响

以靖远(A)、瓜州(B)、金昌(C)和新疆(D)4个区域盐渍化土壤为对象,采用水平土柱入渗法,探讨磷石膏盐碱土改良剂不同用量(0、6 000、12 000 kg·hm^(-2))对湿润峰移动平均速率和土壤水分扩散率的影响。结果表明:不同用量磷石膏盐碱土改良剂对4种盐渍化土壤水分扩散率影响不同。对于A、B、D 3个区域盐渍化土壤,改良剂用量为6 000 kg·hm^(-2)以下时,对土壤水分传输潜在能力有促进作用;当改良剂用量超过6 000 kg·hm^(-2)时,改良剂对土壤水分传输潜在能力有抑制作用。而对于C区域盐渍化土壤,随着改良剂用量的增加,对水分传输潜在能力有明显的促进作用,这说明改良剂对C区域盐渍化土壤作用效果明显。