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1.
为了利用解析模型模拟土壤溶质迁移过程、估计土壤溶质迁移参数,在假定土壤溶质质量浓度分布为n次幂函数的基础上,结合边界层方法,将描述土壤溶质质量浓度分布的低次幂函数进一步推广,得到土壤溶质迁移的n次幂函数近似解析模型.在2个时刻(t=360,720 min)、较大距离(120~450 cm)时,利用不同次幂函数模型对溶质迁移过程进行比较分析,模拟结果表明孔隙水流速度较小(v=0.01 cm/min)时,在短历时(t=360 min)、长距离(x>50 cm)处,六次幂边界层解与其他次幂边界层解相比具有较高精确度;对边界层距离公式受各参数的影响进行模拟计算,分析结果表明:较小的孔隙水流速度(v≤0.01 cm/min)对边界层距离影响甚小;基于较小土壤孔隙水流速(v=0.01 cm/min)及测量仪器的不同灵敏度,利用不同次幂边界层距离公式对土壤溶质迁移参数进行数值计算比较及误差分析,结果表明用较高灵敏度的仪器进行测量,结合六次幂的边界层距离公式可准确地推求土壤溶质迁移参数弥散系数D及延迟因子R. 相似文献
2.
《中国农村水利水电》2016,(9)
为了研究不同条件下土壤溶质的迁移规律,考虑到在产生地表径流之前存在地表积水的过程,开展了室内模拟降雨试验,通过对比分析不同试验条件下土壤中吸附性溶质总磷TP与溶解性溶质Cl-在地表径流和地下排水溶液中的浓度和流失速率过程,研究了土壤中TP和Cl-的迁移流失规律。试验结果表明:同时存在地表径流与地下排水时,Cl-的地表径流溶质质量分数C_s远小于地下排水溶质质量分数C_g(C_s=0.010%C_g=80.700%和C_s=0.010%C_g=47.580%),总磷TP的C_s均大于C_g(C_s=0.002%C_g=0.001%和C_s=0.014%C_g=0.006%),故吸附性溶质TP主要通过地表径流途径流失,而Cl-表现为以地下排水流失为主,且Cl-比TP在地表径流中的流失速率快。在降雨条件下,土壤初始含水率θ0越低(0.0410.25)、地下排水条件越差(地下排水口高度hd=23cm0cm)、地表积水深度hp越大(5cm2cm)等都将导致土壤溶质在地表径流和地下排水中流失质量分数之和(C_s+C_g)越小(0.023%0.105%、0.71%28.97%和47.592%80.71%),可提高土壤溶质的有效利用程度,该成果可为提高土壤溶质的有效利用率和减轻农业面源污染等方面提供理论支持。 相似文献
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不同土地利用方式下土壤水力性质对比研究 总被引：4，自引：0，他引：4
针对草地、保护地、菜地和茶园4种不同土地利用方式的土壤进行了4个压力水头(-9、-6、-3和0 cm)、2个不同盘径的圆盘入渗试验。结果表明,在本试验条件下,不同盘径的圆盘入渗仪测定结果差异不显著,小盘径圆盘更适合用于野外测定土壤水力特征参数。随着水头的减小,4种土地利用方式的土壤稳定入渗率和土壤非饱和导水率呈不同程度的减小。4种土地利用方式土壤的水力学性质差异显著,根据实测资料确定了不同负水头下的土壤饱和导水率和Gardner指数模型参数α,土地利用方式对土壤导水率和Gardner指数模型参数α均有显著影响。不同土地利用方式下土壤大、小孔隙对水流的贡献率影响显著,中等孔隙1、中等孔隙2对水流贡献率影响不显著。茶园和草地各级土壤孔隙对水流的贡献率随孔隙尺寸减小而降低,而菜地和保护地小孔隙(孔隙半径0~0.1 mm)对水流的贡献率为最高。 相似文献
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溶质施加方式对土壤溶质迁移的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
通过室内均质土柱试验 ,对不同灌水处理土壤中表施和灌施溶质的迁移规律进行了研究。结果表明 ,溶质施加方式和灌水频率对溶质迁移影响较大。次灌水量较大时 ,表施和灌施条件下溶质分布差异显著 ;当次灌水量很小且灌水非常频繁时 (如 6mm/ d) ,表施和灌施土壤中溶质 (NO- 3)分布差异不大。 相似文献
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承德围场地区土壤水分扩散率的研究 总被引：3，自引：1，他引：3
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1.0×10-2~1.6×10 cm2/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=aebθ,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。 相似文献
7.
受土壤有机质和微生物的影响,大部分农业土壤都有团聚体结构。团聚体内部的孔隙一般很小,与团聚体之间的水流相比,团聚体内部的水可以视为不动的。但受质量浓度梯度和分子扩散的影响,2个水体内的溶质可以相互交换。模拟溶质在具有团聚体结构土壤中运移时,溶质在以上2个水体间的交换过程常用可动-不可动水体模型来描述。土壤溶质运移涉及的参数较多,很多参数不能直接测定,要靠观测值拟合才能获得。由于不同的参数组合可以得出相同溶质质量浓度分布,因此,即使模拟结果和实验结果吻合也不能确保该模型正确描述了2个水体之间的溶质交换过程。为了深入研究这一问题,利用三维图像技术和数学模型,计算了团聚体内外溶质交换速率。结果表明,Coats-Smith模型误差很大,2个水体之间的溶质交换速率并非与其质量浓度差成正比。作为改进,提出并证明广义γ分布函数可以准确地描述团聚体内外溶质交换过程。 相似文献
8.
无压地下灌溉条件下土壤水分入渗特性研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过室内土箱试验,研究了不同供水压力(-3、0、3cm)和灌水器孔径(4、6、8mm)对无压灌溉下累积入渗量、湿润峰动态变化以及土壤含水率分布的影响。结果表明,不同供水压力和灌水器孔径下累积入渗量、土壤湿润体水平向和垂直向最大湿润距离均随入渗时间的增加以幂函数形式增大,湿润体内土壤含水率沿湿润球体半径方向以二次抛物线形式逐渐减小。随着供水压力的增大,相同时段内的土壤入渗量增大,湿润锋的迁移速度也随之变快;在供水压力相同的条件下,大孔径灌水器在相同时段内的土壤入渗量、水平向和垂直向最大湿润距离均比小孔径灌水器情况下的数值要大。在中大灌水器孔径条件下,土壤含水率随供水压力增大而增大,而小孔径情况下差异显著。 相似文献
9.
再生水灌溉冬小麦/夏玉米土壤N2O排放DNDC模型分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于冬小麦/夏玉米轮作体系再生水灌溉田间试验数据对DNDC模型及其参数进行验证,以再生水灌溉条件下N2O排放量与无机氮肥N2O施用条件下N2O排放量的比为1.14-2之间为依据,假定再生水中氮素与土壤中氮素对N2O排放的贡献效应之比为1∶1、1.7∶1、2∶1,对模型在再生水灌溉条件下土壤N2O排放的适用性进行了定量评价。结果表明,DNDC模型较好地描述再生水(r=0.716,n=29,P<0.01)和地下水(r=0.703,n=29,P<0.01)灌溉处理土壤表层水分、地下水灌溉处理土壤5 cm温度(r=0.89,n=35,P<0.01)的动态变化。模型能够捕捉到灌溉、降雨和施肥等事件所引起的N2O排放峰值,但是实测值往往滞后于模拟值,说明模型还无法精确预测单个时间结点的N2O排放通量。当再生水中氮素有效性是无机氮肥中的1.7倍时,模型模拟的N2O累积排放量(1.84 kg/hm2)与实测值(1.83 kg/hm2)最为接近,表明再生水中具有更高的氮素有效性,模型适用于短期再生水灌溉条件下的土壤N2O排放总量的预测。 相似文献
10.
采用一维垂直入渗法(相同入渗水头、含有相同质量分数的氯离子),研究不同红壤体积质量条件下水分及溶质在红壤中的垂直迁移和再分布规律,记录土柱湿润锋等指标的变化,并测定入渗结束后及24 h后土壤中的土壤含水率及含Cl-量。结果表明,土壤的入渗能力易受到土壤体积质量的影响,相同入渗时间,体积质量越高,湿润距离越小,在入渗500 min后体积质量对入渗率的影响减小,不同体积质量的土壤达到稳定入渗率的时间不同。入渗结束后及再分布24 h后Cl-的质量锋溶质锋面总是滞后于湿润锋,Cl-的向下迁移与水分向下入渗受到体积质量的影响相同;再分布过程中,土壤中的Cl-受到向下运动水分的淋洗。 相似文献
11.
《中国农村水利水电》2017,(7)
为了探明盐分对土壤孔隙特征及分形特征的影响,采用CT(computed tomography)扫描技术获取了6个盐分处理(ECe:S1=8.52 d S/m,S2=21.89 d S/m,S3=24.78 d S/m,S4=25.71 d S/m,S5=26.36 d S/m,S6=33.26 d S/m)的土壤分层剖面图像,并结合Image J软件提取分析了土壤孔隙数目、孔隙面积等参数在土壤剖面上的分布特征,同时,采用杨培岭模型计算了土壤分形维数。结果表明:盐分影响土壤孔隙结构的形成和分布,具体而言,从S1到S6,随着盐分的增加,土壤孔隙度先减小后增加,S1盐分处理(ECe=8.52 d S/m)的孔隙度明显大于其他盐分处理,并且,S1盐分处理的孔隙度波动也大于其余5个盐分处理,S4(ECe=25.71 d S/m)盐分处理的孔隙度最小;此外,土壤孔隙数也表现为先减少后增加的趋势,S4(ECe=25.71 d S/m)总孔隙数最少(481)。在本次土样深度分析范围(6.3~44.1 mm)内,土壤孔隙结构随深度并无明显的关系。土壤分形维数计算结果表明,盐分影响土壤的分形维数,随着盐分的增加,分形维数先减小后增大,S4最小(2.58),同盐分对土壤孔隙的影响规律一致,进一步说明盐分影响土壤的物理性质,同时壤土(S1和S6)的分形维数大于粉质壤土(S2~S5),说明土壤质地变细,分形维数有增大的趋势。同时,和其他获取土壤孔隙结构特征的方法相比,CT结合Image J的方法可以快速准确地获取土壤孔隙的大小、数目等几何参数,处理过程方便快捷,操作简单,更能批量处理。 相似文献
12.
土壤水力参数对点源入渗湿润体形状的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
为探究点源积水入渗的运移机理,以达西定律和质量守恒原理为基础,利用HYDRUS软件对点源积水入渗过程进行数值模拟分析与验证,分析点源积水入渗条件下土壤水平湿润锋与垂直湿润锋的比值(湿润锋比)和土壤水力参数(进气吸力、形状系数以及饱和导水率)之间的关系,并基于土壤饱和扩散率建立水平湿润锋运移模型。结果表明:细质土壤(进气吸力大于11 cm)的湿润体形状近似为以积水中心为椭圆心、以垂直湿润锋和水平湿润锋为长半轴和短半轴的椭圆体,而粗质土壤(进气吸力小于8.7 cm)湿润体的椭圆心位于积水中心下方,从而导致短半轴大于水平湿润锋、长半轴小于垂直湿润锋;细质土壤的湿润锋比随时间变化较小,可近似为常数,土壤湿润锋比与形状系数和饱和导水率之间无显著的函数关系,但与进气吸力呈线性递增关系,决定系数R^2为0.999;湿润锋运移过程可以采用入渗时间的幂函数进行拟合,且幂函数系数和指数可以分别用土壤饱和扩散率的一次多项式和二次多项式进行估计,经验证得到的模型在误差允许范围内具有较好的效果。本研究可为分析点源积水水盐运移等问题提供机理性依据,也为我国北方干旱半干旱地区合理规划设计滴灌系统、提高农业灌溉用水效率提供科学依据。 相似文献
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不同土壤前期含水率和坡度下黄壤分离临界水动力特性 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤分离临界水动力学参数是侵蚀预报研究的基础内容,但关于不同近地表土壤水分条件下坡面侵蚀发生临界起动关键影响因子及其内在机制尚不清楚。本研究选取长江中上游地区典型黄壤为研究对象,试验设计5个土壤前期含水率(5%~23%)和5个坡度(1.0°~10.0°),利用冲刷槽实测土壤分离临界水动力学参数,探讨土壤分离临界水动力学参数对不同土壤前期含水率和坡度耦合作用的响应。结果表明:土壤分离临界流速、临界水深和流态均与坡度和土壤前期含水率呈幂函数减小关系;在坡度小于5.0°时,土壤分离临界水动力参数受坡度和土壤前期含水率耦合作用的影响;而在坡度大于5.0°时则主要受坡度的影响。因此,当坡度大于5.0°时,可直接采用简化幂函数方程对土壤分离临界水动力参数进行估算。在本研究试验条件下,坡面土壤分离临界水流流态基本属于层流、缓流,发生紊流、急流的概率很小。坡度和土壤前期含水率对坡面流阻力有重要的影响,阻力系数随临界单宽流量和雷诺数的增加呈幂函数下降趋势。 相似文献
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植物混掺土壤水分特征曲线及拟合模型分析 总被引：7，自引：0，他引：7
为探求植物混掺对土壤持水能力的影响,通过测定不同土壤容重、不同混掺物及混掺比例条件下的土壤水分特征曲线,分析植物混掺物对土壤持水能力的影响,并利用RETC软件结合统计分析确定不同处理的模型适宜性。结果表明,相同土壤水吸力下,添加植物混掺物处理的土壤含水率均高于纯土处理;添加3%植物混掺物的处理中,玉米叶的保水效果优于玉米芯,而添加1%植物混掺物的处理中两者差异较小;低吸力阶段,混掺物的添加减少了土壤中大孔隙的比例,而在中高吸力阶段,混掺物的添加增大了土壤中小孔隙的比例,进而提高土体的持水能力。模型适宜性分析结果表明,各处理最优模型的非饱和导水率模式均为Mualem模型;土壤容重为1.35g/cm3和1.40g/cm3,混掺比例为1%和3%的玉米叶处理时,最优模型分别为VGM(m,1/n)和VGM(m,n),混掺比例为1%和3%的玉米芯处理时,最优模型分别为BCM和VGM(m,1/n)。 相似文献
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地表滴灌条件下土壤湿润体运移量化表征 总被引：2，自引：0，他引：2
基于非饱和土壤水分运动的Richards方程,采用HYDRUS-2D/3D模拟软件对11种典型土质(美国制土壤质地分类系统)中滴灌湿润体的运动过程进行了数值模拟。结果表明,湿润体平均含水率的增量与滴灌流量正相关,与饱和导水率负相关;湿润体垂向迁移距离与滴头流量、饱和导水率和时间呈幂函数关系;湿润体径向迁移距离可用滴头流量、平均含水率的增量、垂向迁移距离和时间来定量表征。据此建立了描述不同土质中湿润体动态变化规律的经验公式,通过与数值模拟结果、文献试验数据等进行对比,表明此经验公式对不同土质中湿润体运移规律的预测效果较好,可为农业生产中地表滴灌设计提供简便实用的计算工具。 相似文献
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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 1.0×10-2～1.6×10cm2/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 ，呈指数函数变化，经统计分析均达到显著水平；土壤容重、孔隙大小及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。 相似文献
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利用室内环刀法对三峡库区紫色土土壤水分入渗特性进行了研究。结果表明,不同土地利用类型土壤稳定入渗率位于为0.0075~1.73 mm/min之间,大小依次为竹林地>榨菜地>柑桔地>荒草地;Horton入渗方程在紫色土不同土地利用类型上拟合的结果在α=0.01上达到了显著水平,可以作为表达三峡库区紫色土土壤水分入渗过程的模型。土壤稳定入渗率与土壤理化性质间存在一定相关关系,其中土壤稳定入渗率与砂粒含量之间呈幂函数关系,与容重呈指数函数关系,与非毛管孔隙度呈幂函数关系,与大于0.25 mm的水稳性团聚体含量之间呈指数函数关系。多元对数线性回归模型可作为紫色土土壤水分入渗特性参数预报模型。 相似文献
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以非吸附性溴离子和吸附性磷元素为示踪剂,通过改变针头式降雨器的雨滴降落高度获取不同雨滴动能,并推算其相应的雨滴能量流(Rain droplet energy flux,DE),研究雨滴动能对红壤坡面溶质迁移特征的影响。试验结果表明,初始产流时间、地表土壤含水率、土壤水分入渗深度等均随着DE增大而线性减小;径流总量(Total runoff,TR)与DE呈幂函数递增关系;产沙量(Sediment yield,SY)与DE可用对数函数描述。在不同雨滴动能条件下,径流溴离子浓度随产流时间呈幂函数衰减,土壤溴离子淋溶深度随着雨滴动能增大而减少;径流溶解态磷浓度随产流时间呈线性增大趋势,径流全磷(Total phosphorus,TP)流失总量与DE的关系可用指数函数描述,且径流全磷流失量与径流总量及产沙量高度相关;雨滴动能越大导致表层土壤磷素含量越低。 相似文献
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为了探讨农田土壤中重金属的地表径流污染,以含有吸附性溶质重铬酸钾Cr(Ⅵ)的土壤为试验材料,开展了室内模拟降雨试验,以研究土壤中Cr(Ⅵ)的地表径流迁移规律.通过对比分析不同试验条件下地表径流中溶解性溶质Cr(Ⅵ)的质量浓度变化过程,及其在地表径流和地下排水溶液中流失的质量速率过程后发现,溶解性溶质Cr(Ⅵ)流失到地表径流溶液中的质量浓度随时间以乘幂函数形式减小.当试验中地下排水条件越差、土壤初始体积含水率越大、地表最大积水深度越浅时,土壤溶质流失到地表径流中的溶解性Cr(Ⅵ)质量浓度越高,相应的土壤溶质流失到地表径流中的质量速率越大.当试验中同时有地下排水和地表径流产生时,土壤中溶解性Cr(Ⅵ)流失到地下排水中的质量速率远远大于地表径流,表明土壤中溶解性Cr(Ⅵ)大部分流失在地下排水中. 相似文献
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《中国农村水利水电》2016,(9)
为探寻盐渍土土壤孔隙结构与盐分的关系,试验选取6个不同盐分水平(S_1:EC_e=1.51dS/m;S_2:EC_e=4.33dS/m;S_3:EC_e=15.33dS/m;S_4:EC_e=21.31dS/m;S_5:EC_e=28.89dS/m;S_6:EC_e=54.92dS/m)的地块,利用Φ50mm×50mm的PVC管分别采集土样并应用Discovery CT750HD对每个土柱以0.63mm分层进行扫描。通过对获取的连续CT土壤切片的观察并采用python编程调用Arcgis10.1中相应的模块处理并提取出土壤孔隙结构的参数进行分析。结果表明土壤盐分影响孔隙的形成和分布,具体而言,尽管不同盐分水平的土壤孔隙度具有相似的变化趋势,即土层深度大于35mm的孔隙度值明显小于其表层或中间深度的,但当土壤盐分增加到一定程度时(EC_e=54.92dS/m),土壤孔隙度远小于其他5组;土壤孔隙的成圆率表现为S_6最大、S_1最小;而整体的土壤孔隙数以及层间土壤孔隙数随着盐分水平的提高先增加后减小,较高盐分(S_4、S_5)条件下的土壤孔隙数较大,非盐渍土的S_2处理孔隙数最多,高盐条件下S_6的土壤孔隙数最少。 相似文献