浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响

水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别,为揭示浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响,通过室内一维垂直入渗试验,以清水入渗为对照,设置了4个浑水含沙率水平(3%、6%、9%、12%),研究了浑水含沙率对一维垂直入渗能力、湿润锋运移距离、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等的影响,分别提出了以浑水含沙率和入渗历时为自变量的累积入渗量模型和湿润锋运移距离模型,建立了不同含沙率的浑水一维垂直入渗落淤层厚度与入渗历时之间的关系。结果表明:浑水累积入渗量、入渗率和湿润锋运移距离均随含沙率的增加而减小,而落淤层厚度随浑水含沙率的增加而增大;入渗初期(0~20 min)的落淤层厚度较小,入渗中期(20~130 min)的落淤层厚度增加较快,而其厚度增加速率逐渐变小,入渗后期的落淤层厚度稳定增加;随着浑水含沙率的增大,滞留现象越明显,落淤层细颗粒相对含量越少,粗颗粒相对含量越多;滞留层细颗粒相对含量随着含沙率的增加而增多,其物理性黏粒含量显著高于原土壤,特别是在入渗深度为0~1 cm处。

不同含沙率浑水膜孔灌三维Green-Ampt入渗模型

通过室内浑水膜孔灌入渗试验,基于三维Green-Ampt模型建立相关的物理模型,研究浑水含沙率对浑水膜孔灌自由入渗的影响.将浑水泥沙对水分入渗的影响概化为水土界面沉降层的减渗作用,以清水膜孔灌为基础,得到不同含沙率下水土界面沉积层减渗作用随时间的变化规律.研究结果表明,沉淀层减渗作用随着浑水含沙率的增大而增大,含沙率越高,减渗作用越明显,同一含沙率浑水减渗作用与时间具有较好的幂函数关系,该减渗作用力最大值出现在土壤水分入渗初期,前30 min减渗作用力明显较大,30 min后减渗作用力变化趋势逐渐减小,100min后基本趋于稳定状态.该研究为后续浑水膜孔灌自由入渗研究奠定了基础,而且在灌溉理论发展和实际应用方面具有重要的科学价值.