非饱和土壤水分运动参数的确定——以昆明红壤土为例

应用数学物理方法对降雨入渗、产流等水量转化关系模拟时,土壤水分运动参数即土壤水分特征曲线、扩散率、导水率是必不可少的数据,影响和控制着水及溶质在土壤和地下水中的分布和运移速度,是描述和研究土壤水运移的关键参数.以昆明地区红壤为例,利用离心机测定土壤水分特征曲线、水平土柱测定扩散率并计算出导水率,利用VG公式拟合土壤水分特征曲线,通过指数经验公式拟合土壤水体积分数与扩散率、导水率的关系,结果表明具有显著的相关性.在参数确定过程中,充分考虑了颗粒粒径、干容重等影响,得到了最优的土壤水分运动参数,为相关研究提供一定的参考.

溶质类型与矿化度对土壤水分扩散率的影响

以甘肃省秦安县果园石灰性土壤为研究对象,采用水平土柱入渗法,探讨了不同矿化度下(1g/L、3g/L、5g/L、10g/L)的三种钠盐(NaCl、Na2SO4和Na2CO3)对石灰性土壤水分扩散率的影响。结果表明:在水盐复合迁移体系中盐分与水分迁移具有不同步性,影响不同步性的因子与盐分类型有很大关系。NaCl对水分移动速度有促进,但对于水分扩散率有抑制,而Na2SO4和Na2CO3对水分移动速度和水分扩散率均有抑制。盐溶液对土壤基膜特性的影响程度要高于对传输液体特性的影响程度。NaCl和Na2SO4的盐溶液对土壤基膜特性和传输液体特性的影响要比Na2CO3溶液明显。

用水平土柱测定非饱和土壤水扩散率的瞬时剖面法

基于非饱和土壤水分运动基本方程及质量守衡原理，提出了用水平土柱测定非饱和土壤水分扩散率的一种新方法“瞬时剖面法”，该法物理概念清楚、明了，试验过程易控制．在试验中采用Y透射法测定水平土柱土壤水分含量，用马氏瓶控制供水量，操作简便、易行．经实测对比分析，用该法所测的D（θ）值与用传统方法（Boltzmann变换法）所测值接近，表明该法是可靠的．

水质对土壤水分扩散率的影响

本文实验研究了水质对土壤水分扩散率的影响。实验结果表明,土壤水分扩散率随钠吸附比(SAR)的增大而减小,随着电导率(EC)的增大而增大;SAR对土壤水分扩散率的影响随着EC的增大而减小,EC≥5时,SAR对土壤水分扩散率的影响很小;EC对土壤水分扩散率的影响随着SAR的增大而增大;SAR≤5时,EC对土壤水分扩散率的影响很小。含水量大于0.3时,含水量的减小使得水质对土壤水分扩散率的影响变弱。指数模型可以很好的拟合土壤水分扩散率与含水量的关系;文中数据拟合的相关系数(R2)均大于0.93,并且R2有随着水质的变差而变小的趋势;拟合方程的截距反应了土壤水分扩散率对水质变化的敏感性,截距随SAR的增大而减小,随EC的增大而增大。

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。

沙质农田表层土壤水分扩散率测定及氯化钴试纸的应用研究

非饱和土壤水分扩散率是研究土壤水分运动规律必不可少的基本参数之一。本文应用水平土柱入渗法测定了科尔沁沙地沙质农田表层土壤的非饱和水分扩散率,并对氯化钴试纸在测定水分扩散率中的应用作了初步尝试和研究。主要结论如下:沙质农田表层土壤湿润锋迁移速率随着入渗距离的增大而减小,呈幂函数关系;波尔兹曼参数与土壤含水量呈直线关系;土壤水分扩散率与土壤含水量之间的关系,符合经验公式并呈指数函数变化。在应用水平土柱法测定非饱和土壤水分扩散率的过程中,氯化钴试纸法可以用于测定湿润锋的位置,特别是在高土壤含水量时,相比目视法而言更能显示其优势,在一定程度上可以提高测定结果的可靠性。

甘肃南小河流域土壤水分扩散率单一参数模型的建立及应用

非饱和土壤的水力性质是进行土壤中水分与污染物运移模拟的物理参数,其中土壤水分扩散率是定量模拟土壤水分流动和溶质运移的最重要的参数之一。通过对甘肃省南小河沟流域不同地貌、不同土地利用方式的土壤分层取样,采用水平土柱吸渗法测定各地类的非饱和土壤水分扩散率;运用土壤水分扩散率的单对数模型和双对数模型对试验结果进行分析。结果表明:单对数模型参数具有明显的线性相关,可以建立表征描述南小河沟各地类的土壤水分扩散率的单一参数的单对数模型;进一步从全流域及划分地类后得到的模型参数B与A的关系分析表明它们具有较好的线性关系,可对模型进一步简化为单一参数模型。分析单一参数模型B的统计特征表明:参数B随着地貌类型的变化具有一定的变化特征,可作为土壤水分扩散率空间变异的变异系数。因此,可以用参数B作为反映地貌类型的指标,应用于区域土壤水分扩散率的估计中。

设施土壤水分扩散率变化特征

为了观察设施栽培条件下土壤水分扩散率的变化,更好地实现设施土壤水肥管理以及有效地防治设施土壤次生盐渍化,采用水平土柱法及模拟分析方法,研究了设施土壤0～60 cm土层水分扩散率变化特征.结果表明:设施土壤的水分扩散率变化于0.02～3.78 cm2/min.水分扩散率存在一定的差异性,设施土壤在20 cm<h≤40 cm土层时最大,40 cm<h≤60 cm土层时最小;与同层次的露地土壤相比,设施土壤水分扩散率均较大;各层土壤水分扩散率与体积含水率之间呈指数关系,极具有统计学意义(P<0.01).波尔兹曼参数与体积含水率之间呈二次函数关系,在0<h≤20 cm土层,当体积含水率大于0.43 cm3/cm3时,设施土壤波尔兹曼参数小于露地土壤;当体积含水率小于0.43 cm3/cm3时,设施土壤波尔兹曼参数大于露地土壤.而在20 cm<h≤60 cm土层,设施土壤波尔兹曼参数均大于同层次露地土壤.

应用三次样条函数计算土壤水分扩散率

采用三次样条函数计算土壤含水量分布,用土壤含水量分布计算土壤水分扩散率,并将其与Bruce 和Klute方法的结果进行比较,结果表明:除了土壤含水量在接近饱和时计算结果偏差较大外,采用三次样条函数得出的土壤水分扩散率与经典的Bruce和Klute方法结果接近。因此,三次样条函数法是计算土壤水分扩散率的一种简便可行的方法。

承德围场地区土壤水分扩散率的研究

通过试验研究了承德围场地区的土壤水分扩散率，结果表明：土壤剖面的水分扩散率在1．0×10^-2～1.6×10cm^2／min变化，尤以第2层即耕作层土壤水分扩散率最大。第3层最小。扩散率与含水量符合经验公式D（θ）=αe^bθ呈指数函数变化，经统计分析均达到显著水平；土壤容重、孔隙大小、孔隙类型及土壤颗粒组成中粘粒含量对土壤水分扩散率都有一定的影响。

赤红壤非饱和土壤水扩散率及其影响因素

对华南赤红壤非饱和土壤水扩散率及其影响因素进行了研究．结果表明，非饱和土壤水扩散率变化于８．８０×１０－３～４．５４ｃｍ２／ｍｉｎ之间，并受土壤含水量、容重和毛管孔隙度的影响，而毛管孔隙度大小是影响非饱和土壤水扩散率的首要因素．

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。

新疆阿瓦提丰收灌区砂壤土非饱和土壤水分运动参数的测定与计算

采用负压计法和双环入渗法在田间分别测定了阿瓦提丰收灌区砂壤土土壤含水率及其对应的土壤水吸力和土壤饱和导水率,采用Sigmaplot软件拟合了Van Genuchten水分特征曲线公式。根据Mualem提出的非饱和土壤导水率公式,建立了该灌区砂壤土非饱和土壤导水率的计算公式,并间接推导了非饱和土壤扩散率和比水容量两个参数的计算公式。

田间试验方法确定非饱和土壤水分运动参数

用田间试验确定土壤水分运动参数,由于所测定的土壤吸力较低,得不到完整的土壤水分特征曲线,应用受到了限制。对蒸发量大的干旱地区,在田间一定区域,使其土壤与其周围土体隔离,从而可以测得土壤的较高吸力。以土壤水动力学理论为基础,首次在新疆运用田间试验的方法计算确定了土壤水分运动参数,是一种简便的实用方法。

生物炭对黑土区土壤水分扩散与溶质弥散持续效应研究

为探究施用生物炭对黑土区坡耕地土壤水分扩散和溶质弥散的持续效应,于2016-2019年在1.5°、3°、5°的径流小区开展了生物炭持续效应试验,分析了单次施加生物炭对土壤容重、孔隙度、有机质含量、Boltzmann变换参数ξ、非饱和土壤水分扩散率D(θ)、非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)的持续作用。结果表明:土壤中单次添加生物炭后的4年内均可显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度、增加土壤中有机质含量,且各指标变化率均随坡度增大、施炭年限延长而减小;坡度、年份、是否施用生物炭3个因素中,对土壤容重、孔隙度、有机质含量影响程度最大的均为是否施用生物炭;施用生物炭增大了ξ,且ξ随坡度增加、施炭后年限延长逐年减小。2016-2019年D(θ)与Dsh(θ)均随土壤含水率的增加而迅速增加。当土壤含水率小于等于0.42 cm^3/cm^3时,生物炭抑制土壤水分扩散;当土壤含水率大于0.42 cm^3/cm^3时,生物炭促进土壤水分扩散。当土壤含水率小于等于0.36 cm^3/cm^3时,生物炭抑制土壤中Na Cl溶液的弥散;当土壤含水率大于0.36 cm^3/cm^3时,生物炭可以促进土壤中NaCl溶液的弥散。试验区θ处于0.20~0.35 cm^3/cm^3,故施用生物炭对水分扩散、Na Cl溶液弥散均具有抑制效果,且生物炭对水分扩散和溶液弥散抑制效果均随坡度增加、施炭后年限延长而减弱。

非饱和土壤水分运动参数的分析

本文以土壤水动力学理论为基础，通过室内外试验及野外实测动态资料的分析和计算，确定了非饱和土壤水分运动的参数（土壤水分特征曲线，导水率和扩散度），为新疆乌鲁木齐地区评价地下水资源量提供了可靠的依据．

大安灌区盐碱土土壤水分扩散特征研究

土壤水分扩散率是研究盐碱地土壤水盐运移的重要参数之一。运用水平土柱入渗法对大安灌区典型盐碱土剖面进行了土壤水分扩散试验,结果表明:剖面各层土样湿润锋迁移速率不同,但具有相同的变化规律;湿润锋迁移速率与时间成显著地负相关关系,经拟合分析二者呈幂函数变化;体积含水率相同时,不同厚度土样的土壤水分扩散率不同,但并没有按照由上向下逐渐递减的规律变化,其中,40～60cm土层土壤水分扩散率最快,其次为0～20cm土层、20～40cm土层、80～100cm土层,最慢的为60～80cm土层;土壤水分扩散率随体积含水率的增加呈指数函数增长变化,经相关分析达到显著水平,且拟合优度均在0.82以上;土壤容重和土壤含盐量均对土壤水分扩散率有影响。

非饱和土壤水扩散系数的变化特征

用水平土柱吸渗法对不同土壤和同类不同干容重的土壤水扩散系数进行了测定和计算。其结果表明，土壤水扩散系数是土壤含水量的指数函数，且随含水量的降低、于容重的增大及细粒含量的增多而减少；含水量在薄膜水范围内，则土壤水扩散系数是随干容重的增大及细粒含量的增多而增大。

秦王川灌区非饱和土壤水分运动参数的测定与分析

应用土壤水动力学方法，对秦王川灌区12个典型土样的非饱和水分运动参数进行了室内测定，回归出了各参数的经验表达式，在此基础上对影响参数的因素做了初步分析。

基于塌陷裂缝非连续均质的土壤水分扩散物理模拟

为研究被塌陷裂缝破坏的非连续均质土壤水分扩散情况,分别在水平土柱中设置0.5 mm、1 mm、5 mm、8 mm、11 mm、12 mm、15 mm宽度的裂缝模拟塌陷裂缝进行入渗试验。观测湿润锋值的变化,绘制含水率与Boltzmann参数、土壤水分扩散率的关系曲线,分析裂缝对水分扩散的影响。结果表明:湿润峰经过裂缝后锋面产生明显不一致性,土壤水分扩散方式转变为上升的垂向扩散与水平扩散两种方式并存的二维扩散;λ~θ关系曲线符合Boltzmann模型,裂缝增大了土壤水分扩散程度;通过单因素方差分析与偏相关分析,得出裂缝与土壤水分扩散率呈显著负相关,即随着裂缝的增大土壤水分的水平扩散率逐渐降低,分析土壤水分扩散率与含水率关系曲线,将试验结果分成四种情况评价裂缝对土壤水分扩散率的降低情况。研究成果为塌陷区土地复垦提供了参考。