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基于土壤水动力学的洪水预报模型及其在无定河流域的应用

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水利水电技术（中英文） 2021年第1期52卷 33-40页

作者：侯爱中朱冰范国庆胡宏昌周国良水利部水文水资源监测预报中心北京100053 黄河水利委员会水文局河南郑州450004 清华大学北京100084

由于暴雨洪水发生次数少、观测资料不足、产汇流过程复杂等原因,干旱半干旱地区中小河流的洪水预报一直是我国水文预报业务的难点之一。基于土壤水动力学理论计算土壤入渗和地表产流过程,开发了具有物理机制的坡面产流模型;通过搭配中... 详细信息

由于暴雨洪水发生次数少、观测资料不足、产汇流过程复杂等原因,干旱半干旱地区中小河流的洪水预报一直是我国水文预报业务的难点之一。基于土壤水动力学理论计算土壤入渗和地表产流过程,开发了具有物理机制的坡面产流模型;通过搭配中国洪水预报系统的坡面汇流模型,构建了陕西无定河支流大理河的洪水预报方案,以"2017.7.26"暴雨洪水为例进行了典型研究,并分析了降雨输入的时间步长对洪水模拟的影响。结果表明,基于土壤水动力学的坡面产流模型在无定河流域具有良好的应用潜力,但是在应用过程中要特别注意提高雨水情信息的时空分辨率,对于以超渗产流为主、洪水陡涨陡落的北方中小河流,建议采用1 h或者30 min尺度的降雨资料及时间步长进行洪水计算。

关键词：土壤水动力学洪水预报无定河

HYDRUS数值模拟方法在土壤水动力学实验教学中的应用

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实验技术与管理 2022年第11期39卷 173-176页

作者：陆培榕罗纨贾忠华唐双成刘文龙黄先北扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009 扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225127

土壤水动力学是一门关注多孔介质中流体运动过程的学科,需借助实验观测加强学生对理论知识的理解。但相关过程性实验需耗费大量课时,且实验结果易受装置边界效应影响。该文以典型的土柱入渗实验为背景,采用HYDRUS软件模拟定水头条件下... 详细信息

土壤水动力学是一门关注多孔介质中流体运动过程的学科,需借助实验观测加强学生对理论知识的理解。但相关过程性实验需耗费大量课时,且实验结果易受装置边界效应影响。该文以典型的土柱入渗实验为背景,采用HYDRUS软件模拟定水头条件下土壤水分的水平向推进过程,揭示了不同土质内水分运移的动态差异。结果表明,HYDRUS模拟软件凭借其可视化的结果输出和实时量化的观测数据,可弥补传统实验教学中的缺陷,提升学生对学科理论的自主探索能力,有助于课本知识与实际应用的结合。

关键词：土壤水动力学土柱实验数值模拟实验教学

土壤水动力学理论及其在灌水技术上的应用概述

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水利学报 1985年第5期 7-17页

作者：粟宗嵩水利电力部农田灌溉研究所

田间灌溉是落实灌溉任务的最后一个环节。节能(省能耗)、省工、省水是对灌水方法、灌水技术的首要要求。提高灌水效率和灌水均匀又是问题求解的中心所在。运用达西定律和连续定律探求灌溉水入渗和土壤水的运动规律,为灌水方法、灌水技... 详细信息

田间灌溉是落实灌溉任务的最后一个环节。节能(省能耗)、省工、省水是对灌水方法、灌水技术的首要要求。提高灌水效率和灌水均匀又是问题求解的中心所在。运用达西定律和连续定律探求灌溉水入渗和土壤水的运动规律,为灌水方法、灌水技术的改革提供理论依据,是近些年来的主攻方向。在喷滴灌、壤中灌中要求技术装备出水均匀

关键词：方程式方程入渗量渗水量土壤水动力学灌水技术应用概述

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黄土高原地区生物炭的土壤水动力学效应

黄土高原地区生物炭的土壤水动力学效应

作者：文曼西北农林科技大学

学位级别：硕士

黄土高原地区是我国水资源紧缺和水土流失最严重的区域。提高黄土高原土壤持水能力，增强土壤水分有效性，对于黄土高原地区农业生产具有重要意义。生物炭的多孔特性使得生物炭在调整土壤结构，提高保水保肥性能方面具有广阔的应用前景... 详细信息

黄土高原地区是我国水资源紧缺和水土流失最严重的区域。提高黄土高原土壤持水能力，增强土壤水分有效性，对于黄土高原地区农业生产具有重要意义。生物炭的多孔特性使得生物炭在调整土壤结构，提高保水保肥性能方面具有广阔的应用前景，生物炭在黄土高原地区的应用有可能成为治理制约黄土高原生态环境建设的有效途径。本研究以黄土高原五种主要土壤为对象，通过室内试验，测定不同粒径范围、不同添加量生物炭处理的土壤饱和导水率、水分特征曲线、蒸发和入渗特性，分析生物炭对土壤水动力学特性的影响。主要结论如下：（1）采用定水头法，测定发现土壤的饱和导水率因土壤质地不同而存在差异。研究结果表明，生物炭的添加提高了塿土和风沙土的饱和导水率，黑垆土、黄绵土和沙黄土的饱和导水率却呈下降趋势。不同粒径、不同添加量的生物炭对土壤饱和导水率影响的变化趋势无明显规律。（2）利用离心机法测定土壤水分特征曲线，研究得出：通过比较分析发现，土壤质地对土壤持水性能的影响起主导作用。在不同质地的土壤中，生物炭的作用效果不同：生物炭对塿土水分特征曲线的影响不显著，能够显著提砂质土壤的持水能力;同时生物炭添加量越大，与对照相比，作用效果越显著;但生物炭粒径引起的持水曲线的变化规律不明显;采用van Genuchten模型对所测得的数据进行模拟的结果表明，使用vanGenuchten模型能够很好的模拟添加生物炭条件下的土壤水分特征曲线，相关性系数均在0.99以上，但根据实测值拟合得到的参数之间的变化规律不明显。（3）通过室内土柱模拟试验，分析生物炭对土壤水分蒸发和土壤含水率的影响，发现生物炭能够改善土壤蒸发性能。土壤中添加生物炭可以抑制土壤蒸发，延长土壤水分释放的时间，随着生物炭用量增加，粒径减小，抑制作用更加显著。（4）利用垂直一维积水入渗法测定土壤累积入渗量和入渗速率，结果发现：生物炭对土壤入渗特性的影响因土壤质地的不同而不同，它能够降低砂土的入渗能力，但对粘土的入渗能力起到促进作用;用Philip和Kostiakov入渗模型分别对实测结果进行模拟，结果表明Philip模型更适合添加了生物炭的土壤模拟，但拟合参数没有明显规律。

关键词：土壤水动力学生物炭饱和导水率水分特征曲线土壤蒸发和入渗

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测定农田蒸发量的土壤水动力学方法

水文 1988年第5期 21-25页

作者：蔡文宽中科院地理研究所

决定农田蒸发量的主要因子是气象条件、土壤水分和作物种类.目前,测定农田蒸发量、的方法有水量平衡法、器测法、热量平衡法和乱流扩散法。众所周知,水量平衡法和器测法由于各平衡要素测定的繁重以及在地下水埋深

关键词：土壤水动力学水分通量负压计水量平衡法土壤水分土壤水土壤成分农田农业用地毛管力蒸发量

土壤水动力学模型在SPAC系统中应用研究进展

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干旱地区农业研究 2014年第1期32卷 100-109页

作者：吴姗莫非周宏 Asfa Batool 赵鸿邓浩亮陈应龙熊友才张恒嘉甘肃农业大学工学院甘肃兰州730070 兰州大学生命科学学院干旱农业生态研究所/草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730020 中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省气候变化与减灾重点(开放)实验室甘肃兰州730020 西澳大学地球与环境学院/农业研究所

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题... 详细信息

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望:建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。

关键词：土壤水动力学 SPAC系统模型

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林带耗水条件下的土壤水动力学模型

北京林业大学学报 1996年第3期18卷 8-13页

作者：沈言杨诗秀何长德朱卫东清华大学水利水电工程系新疆叶尔羌灌区管理处

为分析林带的排水作用，合理评价与利用水资源，该文应用土壤水动力学原理，建立了林带－农田蒸散条件下的土壤水动力学模型；通过参数的测定与选用，模拟了土壤水分与地下水位的动态变化；并通过算例表明，该模型用来模拟林带－农田中... 详细信息

为分析林带的排水作用，合理评价与利用水资源，该文应用土壤水动力学原理，建立了林带－农田蒸散条件下的土壤水动力学模型；通过参数的测定与选用，模拟了土壤水分与地下水位的动态变化；并通过算例表明，该模型用来模拟林带－农田中的地下水动态变化是可行的。

关键词：林带农田耗水土壤水动力学

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土壤有机质含量对土壤水动力学参数的影响

土壤学报 1998年第1期35卷 1-9页

作者：单秀枝魏由庆严慧峻刘继芳张锐中国农业科学院土壤肥料研究所北京100081

通过测定并分析不同有机质含量的壤质土样的饱和导水率、水分特征曲线、水分扩散率及几个水分常数，阐明了土壤有机质含量与水动力学参数的关系，从动力学角度探讨了有机质影响水分运动的机理。研究结果表明，随着有机质含量的增加，土... 详细信息

通过测定并分析不同有机质含量的壤质土样的饱和导水率、水分特征曲线、水分扩散率及几个水分常数，阐明了土壤有机质含量与水动力学参数的关系，从动力学角度探讨了有机质影响水分运动的机理。研究结果表明，随着有机质含量的增加，土壤饱和导水率呈抛物线变化，当有机质含量为15g／kg时，饱和导水率达到最大值。土壤中吸力相同时，有机质含量越高，土壤含水量越大，且滞后现象也越明显。土壤水分扩散率与土壤含水量呈指数函数关系。土壤含水量相同时，有机质含量越高，土壤水分扩散率越小。

关键词：土壤有机质土壤水动力学参数

夏闲期耕作对旱地麦田土壤结构与水动力学的影响

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夏闲期耕作对旱地麦田土壤结构与水动力学的影响

作者：祁泽伟山西农业大学

学位级别：硕士

土壤水分是旱地冬小麦生产最为关键的限制因子,夏闲期耕作能够促进旱地麦田有效蓄积夏季降水,提高土壤水分利用效率。研究夏闲期耕作对旱地麦田土壤水动力学参数及土壤结构特征的变化,有助于为提升旱地麦田降水利用效率和生产力提供理... 详细信息

土壤水分是旱地冬小麦生产最为关键的限制因子,夏闲期耕作能够促进旱地麦田有效蓄积夏季降水,提高土壤水分利用效率。研究夏闲期耕作对旱地麦田土壤水动力学参数及土壤结构特征的变化,有助于为提升旱地麦田降水利用效率和生产力提供理论支撑。本研究于2018年在运城市闻喜县试验基地开展,采用夏闲期免耕(FNT)、夏闲期深松(FST)和夏闲期深翻(FPT)3种耕作措施,分析了夏闲期耕作对黄土高原旱地麦田0-30cm土壤结构与水动力学参数的影响。主要结果如下。(1)FPT较FNT措施提高了播种前0-30cm土壤入渗能力,FNT较FPT措施提高了收获后0-30cm土壤入渗能力。FPT措施播种前和拔节期的0-30cm剖面土壤饱和导水率较FST措施显著增加了68.71%～418.52%。FNT措施越冬期至收获后的20-30cm土壤饱和导水率较FST措施显著增加了91.77%～424.10%。(2)FNT措施收获后0-10cm土壤孔隙度较FST措施显著增加了3.97%～42.72%,土壤容重降低了4.26%。FPT措施越冬期10-30cm剖面土壤孔隙度较FNT措施显著增加了11.56%～31.59%,土壤容重显著降低了9.26%～15.84%。(3)FNT较FPT措施显著增加了播种前0-10cm土壤机械稳定性和20-30cm土壤水稳定性,较FST措施显著增加了播种前20-30cm土壤水稳定性和收获后10-20cm土壤水稳定性。(4)FPT措施夏闲期和播种前0-20cm剖面土壤斥水性较FNT措施显著降低了8.12%～14.67%。当土壤有机碳含量≥6 g/kg时,土壤斥水性与之呈显著线性正相关。(5)FPT措施较FNT措施显著增加了播种前0-10cm土壤田间最大持水量。FST措施较FNT措施显著增加了拔节期10-30cm剖面土壤饱和含水量。(6)FPT较FNT措施显著增加了拔节期和开花期的土壤蓄水量、冬小麦产量及水分利用效率。FST措施提高播种前土壤蓄水量及冬小麦产量。综合来看,FPT措施较FST和FNT措施增加了冬小麦生育前期土壤水分入渗及土壤孔隙度、降低土壤斥水性,提高生育后期土壤蓄水量,进而提高冬小麦产量。FNT措施较FST和FPT措施增加了收获后团聚体稳定性和土壤水分入渗速率。

关键词：夏闲期耕作土壤结构土壤水动力学土壤团聚体土壤水物理参数