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生物炭添加量对红壤水分运移的影响

水资源与水工程学报 2024年第5期 217-224页

作者：刘世思裴青宝宋奕欣孙晓初张振宇南昌工程学院

为探究不同的生物炭添加量对红壤水分运动规律的影响，设置5组生物炭混掺量1%（T1）、2%（T2）、3%（T3）、4%（T4）和5%（T5）,并以不掺生物炭为对照组（CK）,通过室内土柱模拟试验分析不同处理对湿润峰（Z_f）、累积入渗量（I）和土... 详细信息

为探究不同的生物炭添加量对红壤水分运动规律的影响，设置5组生物炭混掺量1%（T1）、2%（T2）、3%（T3）、4%（T4）和5%（T5）,并以不掺生物炭为对照组（CK）,通过室内土柱模拟试验分析不同处理对湿润峰（Z_f）、累积入渗量（I）和土壤含水量的影响，通过入渗模型对入渗过程的拟合，来评价模型的模拟性能。研究表明：湿润锋运移距离随着生物炭含量的增加呈现出先减小后趋于稳定再减小的趋势，湿润锋运移距离最大的为T1（44.2 cm）,最小的为T5（18.1 cm）,当生物炭添加量为T3和T4时，相比CK组分别减少了23.3%和26.3%;累积入渗量也呈现出先减小后趋于稳定再减小的趋势，入渗量最大的为CK（84.3 cm）,最小的为T5 （26.0 cm）,生物炭添加量为T3和T4时，累积入渗量分别为30.4和30.1cm; CK组土壤含水量较处理组低，可见生物炭可以提高土壤保水性能；通过比较模型参数RRMSE和R2,发现Kostiakov模型拟合效果最优。研究结果可对丘陵红壤的土壤水分管理提供参考。

关键词：红壤水分运移生物炭湿润锋累积入渗量拟合模型

基于盲数—可拓模型的河流健康评价方法应用研究

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水生态学杂志 2024年

作者：张振宇裴青宝简鸿福戴霖刘世思孙晓初刘伟佳江西省水利科学院水旱灾害防御江西省重点实验室南昌工程学院水利部鄱阳湖流域水资源高效利用野外科学观测研究站

将盲数理论与物元可拓模型相结合应用于河流健康评价，可弥补单独应用模型的局限性，为复杂河流生态系统的健康评价提供强有力的数学支撑。2023年在肖江流域肖江（XJ）、澧江（LJ）、三城河（SCH）和萧江水（XJS）4条典型河流13个采样... 详细信息

将盲数理论与物元可拓模型相结合应用于河流健康评价，可弥补单独应用模型的局限性，为复杂河流生态系统的健康评价提供强有力的数学支撑。2023年在肖江流域肖江（XJ）、澧江（LJ）、三城河（SCH）和萧江水（XJS）4条典型河流13个采样点进行水体样品和生物样品采集和分析，从水文水资源、生境结构、水环境、水生物、社会服务功能5个方面选取14个指标构建肖江流域河流健康评价体系，并将评价结果与传统物元可拓模型和综合评价模型评价结果进行比较分析。结果表明：肖江流域内肖江、澧江、三城河和萧江水均处于非常健康状态至健康状态，流域整体健康情况较好，但有着恶化的趋势；从准则层来看，4条代表性河流的水环境指标均处于亚健康甚至不健康的状况，水体富营养化与溶解氧含量偏低为影响河流健康的重要因素。研究结果与专家现场考察情况高度一致，表明此方法在实际应用中具有可靠性，可为肖江流域健康评价与治理提供技术支撑。

关键词：河流健康可拓模型盲数理论肖江流域

透水混凝土渗灌对南丰蜜橘产量品质及水分利用效率的影响

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节水灌溉 2024年第4期 70-77页

作者：周锦川孔琼菊胡优帅佳明裴青宝江西省水利科学院农村水利研究所南昌330029 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099 江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室南昌330029

透水混凝土渗灌技术(PCII)是一种可将水分输送到作物深根的新型灌溉技术。为探知PCII的节水效果,并明晰其对果树产量及水分利用效率(WUE)的影响。以江西红壤丘陵区的南丰蜜橘为研究对象,通过大田灌溉控制试验,研究透水混凝土渗灌、漫灌(... 详细信息

透水混凝土渗灌技术(PCII)是一种可将水分输送到作物深根的新型灌溉技术。为探知PCII的节水效果,并明晰其对果树产量及水分利用效率(WUE)的影响。以江西红壤丘陵区的南丰蜜橘为研究对象,通过大田灌溉控制试验,研究透水混凝土渗灌、漫灌(CK)和滴灌(DI)3种灌溉方式对土壤水分动态、南丰蜜橘果实生长、产量、品质及水分利用效率的影响。研究结果表明:相较于CK、DI,PCII灌溉方式下各土层的平均土壤体积含水率更高且波动幅度较小;与DI相比,PCII南丰蜜橘果实体积在幼果期、定果期、果实膨大期与果实成熟期分别增加0.79%~2.06%、0.35%~4.29%、1.18%~4.59%、0.38%~0.85%,生长速率在定果期、果实膨大期与果实成熟期分别增加1.21%~1.39%、1.29%~1.33%、0.93%~1.09%;与CK相比,糖度在果实膨大期与果实成熟期分别提高了11.47%~15.15%、13.70%~13.91%;与CK处理相比,PCII的产量、水分利用效率分别增加了15.69%~17.15%、43.13%~43.60%,与DI处理相比,PCII的产量、水分利用效率分别增加了1.58%~2.49%、4.84%~5.23%。因此,采用透水混凝土渗灌有助于提高红壤丘陵区南丰蜜橘的产量和品质,并实现水资源高效利用。

关键词：透水混凝土渗灌微孔混凝土南丰蜜橘生长产量品质水分利用效率

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土壤容重对红壤水分垂直入渗特性的影响

排灌机械工程学报 2017年第12期35卷 1081-1087页

作者：曾健费良军裴青宝西安理工大学水资源研究所陕西西安710048 南昌工程学院江西省水工程安全与资源高效利用工程研究中心江西南昌330099

为分析红壤地区土壤容重对水分入渗的影响并将其应用于指导灌溉生产,以江西红壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对红壤中水分垂直运动规律影响.结果表明:在同一时刻湿润锋、累积入渗量、入渗率均随土壤容重的增大而减小... 详细信息

为分析红壤地区土壤容重对水分入渗的影响并将其应用于指导灌溉生产,以江西红壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对红壤中水分垂直运动规律影响.结果表明:在同一时刻湿润锋、累积入渗量、入渗率均随土壤容重的增大而减小,时间对湿润锋运移及累积入渗量影响程度相比于土壤容重较高,湿润锋与累积入渗量呈线性关系;入渗初期土壤容重对入渗率影响程度较高,随着入渗的进行其影响程度逐渐减小;饱和导水率与土壤容重呈负幂函数关系,Green-Ampt模型与Philip模型中饱和导水率模拟值在土壤容重大于1.30 g/cm3时相对误差小于9.62%,计算精度较高;再分布过程中,土壤容重越大,同一土层高度上土壤含水量越小,0~50 cm土层中土壤含水量随再分布时间增大而明显减小,土壤容重对含水量影响具有统计学意义(P<0.05),50~70 cm土层中土壤容重对其变化影响不具有统计学意义.该研究成果可为红壤地区农作物的灌溉提供理论支撑.

关键词：红壤土壤容重垂直入渗再分布含水量

多点源滴灌条件下红壤水分溶质运移试验与数值模拟

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农业机械学报 2017年第12期48卷 255-262页

作者：裴青宝刘伟佳张建丰王海伟西安理工大学水利水电学院西安710048 南昌工程学院江西省水工程安全与资源高效利用工程研究中心南昌330099 江西省水利规划设计院南昌330020

为了掌握红壤多点源滴灌条件下水分溶质运移规律,为红壤丘陵地区脐橙滴灌灌溉设计和管理提供参考,建立了5个不同红壤容重下滴灌水分和硝态氮运移的数学模型。借助Hydrus-3D模型模拟了不同红壤容重、同一滴头流量和施氮量时土壤水分溶质... 详细信息

为了掌握红壤多点源滴灌条件下水分溶质运移规律,为红壤丘陵地区脐橙滴灌灌溉设计和管理提供参考,建立了5个不同红壤容重下滴灌水分和硝态氮运移的数学模型。借助Hydrus-3D模型模拟了不同红壤容重、同一滴头流量和施氮量时土壤水分溶质分布特征和湿润锋推移和交汇过程。模拟结果与试验对比表明:模拟的湿润锋运移交汇过程、湿润体内土壤含水率以及NO_3^--N含量与实测值之间的偏差均在9.5%以内;模拟值和实测值具有很好的一致性,并显示在湿润锋交汇处土壤含水率和NO_3^--N含量低于同一深度滴头下方的土壤,另外高容重红壤阻碍湿润锋的推进速度。总体而言,Hydrus-3D可以用于红壤滴灌施肥灌溉条件下湿润体范围以及水分和氮素运移和分布的模拟。

关键词：红壤滴灌施肥灌溉交汇入渗数值模拟

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埋深对红壤透水砼渗灌水分运移规律的影响

干旱区资源与环境 2023年第7期37卷 146-153页

作者：刘伟佳裴青宝单泳烨东华理工大学南昌330013 南昌工程学院南昌330099

文中为探索一种新型渗灌灌水器(多孔砼灌水器)在红壤内水分运动规律,研究灌水器不同埋深对入渗效果的影响情况。通过土箱试验研究不同埋深条件下透水砼渗灌入渗特性、湿润锋推移过程,并采用模型进行拟合。结果表明,透水砼渗灌入渗能力... 详细信息

文中为探索一种新型渗灌灌水器(多孔砼灌水器)在红壤内水分运动规律,研究灌水器不同埋深对入渗效果的影响情况。通过土箱试验研究不同埋深条件下透水砼渗灌入渗特性、湿润锋推移过程,并采用模型进行拟合。结果表明,透水砼渗灌入渗能力随着灌水器埋深的增加而增强,湿润体的形状也由径向转为垂向半椭球型,入渗体体积亦随埋深的增大而变大。结论证明,湿润锋的运移距离与灌水器埋深之间符合幂函数关系(NSE>0.98);模拟值与实测值对比分析认为,Philip模型和Kostiakov模型对累积入渗量的模拟精度均为较高水平,表证模型精度的NSE>0.99、RMSE和ME均低于1,且接近于0;HYDRUS-2D对湿润锋变化和湿润体内含水量模拟可靠性较好,模拟精度受到埋深和入渗时间的影响。

关键词：透水砼渗灌红壤入渗数值模拟

不同灌水量和灌水器埋深下单坑渗灌红壤水分入渗特性及其模拟

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灌溉排水学报 2022年第1期41卷 110-118,146页

作者：廖振棋范军亮裴青宝钟韵西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099 西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地西安710048

【目的】探究灌水量和灌水器埋深对单坑渗灌红壤水分入渗特性的影响。【方法】通过室内土箱试验模拟大田单坑渗灌过程,研究了单坑渗灌红壤在不同灌水量(1、2 L和3 L)和不同灌水器埋深(10、15 cm和20 cm)条件下湿润锋运移距离、累积入渗... 详细信息

【目的】探究灌水量和灌水器埋深对单坑渗灌红壤水分入渗特性的影响。【方法】通过室内土箱试验模拟大田单坑渗灌过程,研究了单坑渗灌红壤在不同灌水量(1、2 L和3 L)和不同灌水器埋深(10、15 cm和20 cm)条件下湿润锋运移距离、累积入渗量和土壤含水率的分布规律,并采用交替方向隐式差分法对土壤水分空间分布进行了模拟。【结果】入渗率随灌水量增大而增大,随灌水器埋深增大而减小;土壤入渗率在入渗初期较大,但随着时间推移逐渐减小,最终在较小范围内波动变化。在540min内,随着灌水量的增加,湿润体和湿润锋最大运移距离均增大,且促进土壤水分向灌水器右下方运移,其中垂向湿润锋最大运移距离大于水平湿润锋最大运移距离,灌水器埋深对垂向湿润锋运移距离均呈递减趋势;灌水量对单坑渗灌土壤含水率的影响大于灌水器埋深的影响。【结论】Kostiakov模型(R^(2)=0.998)较Philip模型(R^(2)=0.892)更适于描述单坑渗灌红壤的水分入渗过程;交替方向隐式差分法能较好地模拟单坑渗灌红壤的空间水分分布状况(R^(2)=0.827,E≤7.2%)。

关键词：单坑渗灌红壤灌水量灌水器埋深入渗数值模拟

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工作压力对迷宫流道灌水器泥沙分布的影响

节水灌溉 2023年第10期 114-123页

作者：钱龙余兴娇吴立峰裴青宝江西省水利科学院南昌330029 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099

降低工作压力已被广泛认为是最有效的减少滴灌系统维护和运行成本的方法之一。然而,使用高含沙水、回用水和微咸水等劣质水会增加灌水器堵塞的风险,因此探索了低压灌溉的可能性。使用高含沙水作为滴灌水源,分析了4个压力水平(50、80、10... 详细信息

降低工作压力已被广泛认为是最有效的减少滴灌系统维护和运行成本的方法之一。然而,使用高含沙水、回用水和微咸水等劣质水会增加灌水器堵塞的风险,因此探索了低压灌溉的可能性。使用高含沙水作为滴灌水源,分析了4个压力水平(50、80、100和130 kPa)对迷宫流道灌水器防堵塞性能的影响,并测量了灌水器中保留淤积泥沙和排放淤积泥沙的粒径分布。结果表明,工作压力对灌水器的防堵塞性能有显著影响。当工作压力低于80 kPa时,滴灌头中的淤泥积累速度更快(最终累计量达52.31 mg),灌水器的堵塞过程加速,防堵塞性能显著降低,灌水器在运行10.92~12.78 d后出现整体堵塞。工作压力大于80 kPa时,滴头抗堵塞能力逐渐降低,系统在运行17.87~27.96 d后,灌水器出现突发性堵塞。灌水结束后,灌水器中淤积泥沙V10(6.61~8.29μm)和V25(13.54~20.93μm)的含量呈下降趋势,平均粒径增加了12.41%~23.77%,且受工作压力影响较小;而增加工作压力有利于减少灌水器内V50(31.64~56.31μm)的泥沙占比(下降约13.12%),粗颗粒泥沙V75(51.82~78.25μm)、V90(80.76~118.13μm)在4种工作压力下均不易排出流道,且在较小的工作压力下容易粘结成为更大的颗粒增加灌水器堵塞风险。工作压力对灌水器排出粗颗粒泥沙的影响较大,对微小泥沙的排出影响较小。因此,在高含沙量的滴灌系统中,迷宫流道灌水器在低压灌溉时的工作压力应控制在80 kPa以上。

关键词：滴灌灌水器堵塞高含沙水工作压力泥沙粒径

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赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊健康状况评价

水生态学杂志 2021年第2期42卷 1-7页

作者：刘伟佳邹大胜裴青宝东华理工大学江西南昌330013 江西省水利规划设计研究院江西南昌330023 南昌工程学院江西南昌330099

评价赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊的健康状况,为鄱阳湖水生态修复和湖泊生态系统功能的提升提供科学的管理依据,并为尾闾地区水系综合整治工程提供指导。选择基础水面面积在3.0 km 2以上的7个湖汊,每个湖汊设置1个监测点,2017年2月-2019年2... 详细信息

评价赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊的健康状况,为鄱阳湖水生态修复和湖泊生态系统功能的提升提供科学的管理依据,并为尾闾地区水系综合整治工程提供指导。选择基础水面面积在3.0 km 2以上的7个湖汊,每个湖汊设置1个监测点,2017年2月-2019年2月每月监测1次。评价指标包括水质达标率、浮游植物、湖汊形态结构变化和用水保证率。熵权法评价湖汊生态健康状态,突变级数法评价湖汊功能健康状态,综合健康指数评价湖汊整体健康状态。结果表明:赣江湖汊生态健康及水功能健康均随季节变化而变化,水环境是湖汊生态健康评价的重要指标,其权重达到0.5以上;2018年湖汊健康状态好于2017年,同一评价年度内综合健康状态为夏季好于秋季好于冬季好于春季,各湖汊综合健康状态有明显的空间差异;南支所属湖汊综合健康状态优于中支和北支,湖汊水面面积大小及季节变化是影响综合健康状态的主要因素。通过水系连通等工程措施进行精准调控可提升湖汊综合健康状态。

关键词：赣江尾闾地区鄱阳湖湖汊健康状态健康评价