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一种沟灌累积入渗量简化计算方法

水科学进展 2015年第6期26卷 801-810页

作者：聂卫波费良军马孝义西安理工大学水资源研究所陕西西安710048 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

为简化沟灌二维累积入渗量的数值计算,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究分析了土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素对沟灌边界效应和拟合系数γ的影响,并建立了系数γ与主要影响因素间的函数关系... 详细信息

为简化沟灌二维累积入渗量的数值计算,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究分析了土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素对沟灌边界效应和拟合系数γ的影响,并建立了系数γ与主要影响因素间的函数关系式,提出了沟灌累积入渗量简化计算方法。结果表明,土壤初始含水率、沟底宽和边坡系数对沟灌边界效应的影响较小,而入渗水深、土壤质地和容重对沟灌边界效应的影响显著;拟合系数γ主要与入渗水深的变化有关,随入渗水深的增大呈现减小趋势,但对初始含水率、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素变化的敏感性较低,可忽略其影响;建立了估算拟合系数γ的计算式,结合已有文献资料对其可靠性进行了验证,结果表明黏壤土和砂壤土不同入渗时间内,其沟灌累积入渗量计算值与实测值和HYDRUS软件模拟值具有高的一致性,说明文中所建公式估算拟合系数γ值可靠。研究结果可为简化沟灌累积入渗量的数值计算提供理论依据和技术支撑。

关键词：二维入渗累积入渗量数值模拟边界效应

膜孔灌累积入渗量和湿润体运移量表征模型研究

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膜孔灌累积入渗量和湿润体运移量表征模型研究

作者：邵晓霞兰州理工大学

学位级别：硕士

为了揭示膜孔灌在自由入渗条件及交汇入渗条件下的水分入渗规律,本文在大量阅读国内外膜孔灌研究成果的基础上,采用数值模拟和试验验证相结合的研究方法,在非饱和土壤水动力学原理的基础上,利用HYDRUS-2D软件进行模拟,研究膜孔灌在自由... 详细信息

为了揭示膜孔灌在自由入渗条件及交汇入渗条件下的水分入渗规律,本文在大量阅读国内外膜孔灌研究成果的基础上,采用数值模拟和试验验证相结合的研究方法,在非饱和土壤水动力学原理的基础上,利用HYDRUS-2D软件进行模拟,研究膜孔灌在自由入渗条件下及交汇入渗条件下土质类型、土壤初始含水率、膜孔直径、灌溉水头、膜孔间距等要素对于土壤水分运动特性的影响,在分析不同影响因素组合条件下膜孔灌入渗特性规律的前提下,建立了膜孔灌累积入渗量简化预测模型和湿润锋运移距离简化预测模型,从而为膜孔灌的田间实际推行提供一定的理论参考。得出以下主要研究成果:(1)通过分析不同质地土壤在不同灌水要素组合下的入渗规律,结果表明,当膜孔灌在自由入渗条件下,影响其累积入渗量的主导因素为土质类型、膜孔直径以及覆膜上方水深度;对其湿润锋运移距离影响较大的因素主要为土质类型和膜孔直径。当其发生交汇时,影响累积入渗量的主导要素为土质类型、膜孔间距以及膜孔直径,其余因素均有影响,但影响很小。(2)膜孔灌在自由入渗时,其累积入渗量的变化规律符合Philip模型,模拟结果表明:模拟参数吸渗率S与膜孔直径D的关系可用幂函数来表示,稳渗率A与膜孔直径D、灌溉水深H具有良好的幂函数关系。因此建立了包含D与H二者在内的膜孔灌自由入渗累积入渗量简化预测模型,由于土壤质地的差异性,该模型包含两个待定参数,可利用一组试验数据即可求得。(3)膜孔灌自由入渗时,湿润锋运移距离包含水平方向运移距离X和垂直向下方向运移距离Y,其二者均与灌水持续时间呈幂函数关系(R≥0.97)。对于水平方向,幂函数的系数随K和D的增加而增加,垂直向下方向,幂函数的系数和指数均随K和D的增加而增加,因此建立了不同土质在膜孔灌自由入渗下的水平向和垂直向湿润锋运移距离的简化预测模型,该模型仅需要确定土壤参数K,预测值与实测值吻合较好。(4)膜孔灌交汇入渗条件下,减渗量(35)I与膜孔直径D、膜孔间距B以及减渗时间t可用幂函数来表述,初始交汇时间t与B、D也具有相应的幂函数关系。因此建立了减渗量(35)I和初始交汇时间点t的计算公式,提出了包括膜孔直径和膜孔间距在内的交汇入渗累积入渗量的简化预测模型,模型的计算值与测量值比较吻合,该模型减渗量只有两个待定系数,可以通过一组试验来确定。

关键词：膜孔灌累积入渗量湿润锋运移距离经验模型

不同条件下Green-Ampt模型累积入渗量显函数的适用性

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应用基础与工程科学学报 2010年第1期18卷 11-19页

作者：刘继龙马孝义张振华西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 鲁东大学地理与规划学院山东烟台264025

通过分析Green-Ampt模型和Philip模型计算累积入渗量的方程,利用两模型参数之间的转换关系,建立两个Green-Ampt模型累积入渗量的显函数,并对其适用性进行评价.不同土壤质地和田间试验条件下的入渗试验检验表明,显函数Ⅰ计算的累积入渗量... 详细信息

通过分析Green-Ampt模型和Philip模型计算累积入渗量的方程,利用两模型参数之间的转换关系,建立两个Green-Ampt模型累积入渗量的显函数,并对其适用性进行评价.不同土壤质地和田间试验条件下的入渗试验检验表明,显函数Ⅰ计算的累积入渗量的IRE和RMSE分别为0.01%、0.34%、0.33%、0.33%、1.98%和0.13、0.05、0.09、0.09、0.09,显函数Ⅱ计算的累积入渗量的IRE和RMSE分别为1.53%、0.40%、2.11%、0.67%、4.88%和0.15、0.05、0.11、0.09、0.16,显函数Ⅰ和显函数Ⅱ的计算误差都较小,显函数Ⅰ的计算精度相对更高;土壤质地不同时显函数Ⅰ和显函数Ⅱ的计算精度都有较大差别;田间试验条件下显函数Ⅰ和显函数Ⅱ的计算精度都有所降低.此外建立的显函数结构较为简单,具有一定的物理基础,可利用建立的显函数解决入渗问题.

关键词： Green-Ampt模型 Philip模型累积入渗量显函数

基于HYDRUS-2D的微咸水入渗秸秆混掺土壤的过程模拟

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应用基础与工程科学学报 2022年第1期30卷 12-26页

作者：古莱姆拜尔·艾尔肯马合木江·艾合买提麦麦提吐逊·麦麦提新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

国内外专家对微咸水及秸秆还田方面做了大量的研究,但目前,对秸秆还田下的微咸水利用鲜有报道,因此本文通过HYDRUS-2D模型对秸秆混掺条件下土壤入渗过程进行数值模拟,结果表明HYDRUS-2D模型模拟秸秆还田条件下入渗过程中的水盐运移可靠... 详细信息

国内外专家对微咸水及秸秆还田方面做了大量的研究,但目前,对秸秆还田下的微咸水利用鲜有报道,因此本文通过HYDRUS-2D模型对秸秆混掺条件下土壤入渗过程进行数值模拟,结果表明HYDRUS-2D模型模拟秸秆还田条件下入渗过程中的水盐运移可靠性较高.在模拟结果的基础上对土壤累积入渗量、湿润锋、土壤含水率和含盐率进行分析,结果表明微咸水矿化度3g/L及秸秆混掺比例0.35%时对土壤累积入渗量、湿润锋、入渗率、土壤含水率和含盐率的影响最显著.

关键词：混掺比例土壤水盐分布矿化度 HYDRUS-2D 累积入渗量湿润锋入渗率

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带状砂沟模式下土壤入渗过程模拟研究

水土保持通报 2024年第2期44卷 22-31页

作者：范严伟梁金宇兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

[目的]探究土壤质地类型和砂沟结构参数对土壤入渗过程的影响,为砂沟集雨工程设计、运行和管理提供科学依据。[方法]基于HYDRUS-2D/3D软件,建立带状砂沟模式下土壤水分运动数学模型,利用室内试验验证模拟带状砂沟模式下土壤入渗过程的... 详细信息

[目的]探究土壤质地类型和砂沟结构参数对土壤入渗过程的影响,为砂沟集雨工程设计、运行和管理提供科学依据。[方法]基于HYDRUS-2D/3D软件,建立带状砂沟模式下土壤水分运动数学模型,利用室内试验验证模拟带状砂沟模式下土壤入渗过程的可靠性。在此基础上,模拟分析不同影响因素下带状砂沟模式下土壤累积入渗量和湿润锋运移变化过程。[结果]模拟结果与实测数据无显著性差异且一致性良好,表明所建模型及其求解方法能够有效获取带状砂沟模式下不同时刻土壤累积入渗量和湿润锋运移距离数值;均质土壤填充带状砂沟存在明显的增渗效应。原土质地、砂沟距、砂沟宽和砂沟深均对增渗率有较大影响,增渗率随原土饱和导水率和砂沟距的增大而减小,随砂沟宽和砂沟深的增大而增大;土壤湿润锋轮廓呈下低上高的U形,随时间的延长,U形侧边湿润锋逐渐靠近砂沟交汇面,顶部平台逐渐消失;原土质地对湿润锋运移距离影响较大,湿润体随原土饱和导水率的增大而增大;砂沟深对湿润锋的形态和分布影响较大,随砂沟深度的增大,U字体型垂向拉伸,左侧湿润深度显著增大,右侧湿润深度变化微弱;砂土质地、砂沟距和砂沟宽对湿润锋运移距离影响较小。[结论]带状砂沟土体构型能够显著提高土壤入渗能力,土壤质地类型和砂沟结构参数对土壤累积入渗量和湿润锋运移距离均有不同程度影响。

关键词：带状砂沟增渗湿润锋累积入渗量 HYDRUS-2D/3D

微润灌施下压力水头对湿润锋及土壤水氮运移的影响

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节水灌溉 2022年第9期 81-86,92页

作者：李慧敏申丽霞王瑞军孟涵李京玲孙雪岚太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

为探究微润灌施肥条件下压力水头对湿润锋运移距离及湿润体内水氮运移规律的影响,进行室内土箱模拟试验,设置5个水头(1 m、1.25 m、1.5 m、1.75 m和2 m),以浓度为600 mg/L的硝酸铵钙作为灌溉施肥,研究湿润锋运移距离与压力水头的关系,... 详细信息

为探究微润灌施肥条件下压力水头对湿润锋运移距离及湿润体内水氮运移规律的影响,进行室内土箱模拟试验,设置5个水头(1 m、1.25 m、1.5 m、1.75 m和2 m),以浓度为600 mg/L的硝酸铵钙作为灌溉施肥,研究湿润锋运移距离与压力水头的关系,分析不同压力水头下湿润体内水氮运移规律。硝态氮(NO_(3)^(-))是植物吸收氮的主要形式,研究土壤中硝态氮的运移规律,对研究不同压力水头下微润灌的室外种植试验具有指导意义。试验结果表明:在微润灌施硝酸铵钙条件下,湿润体纵剖面为圆形,且湿润锋的运移距离与灌水时间均符合幂函数关系,入渗系数a与压力水头呈正相关关系,入渗指数b与压力水头呈负相关关系。压力水头对土壤水分运移有促进作用。压力水头越大,入渗界面的压力势越大,土壤水分入渗速率越快,同一时刻相同深度土层的含水率越大,累积入渗量越大。累积入渗量与灌水时间符合Kostiakov经验入渗公式,参数a、b与压力水头均为正相关关系。硝态氮运移规律与水分运移规律相反,距离微润管越远,土壤中硝态氮含量越高。压力水头对硝态氮运移有促进作用,同一时刻相同土层深度,压力水头越大,氮素运移越快,土壤平均硝态氮含量越高。硝酸铵钙能够改变土壤的孔隙结构。硝酸铵钙中钙离子与土壤胶体发生中和反应,导致土壤团粒结构增加,孔隙率增大,土壤入渗能力增强,在一定程度上可减小土壤入渗能力的衰弱速度,因此在大面积施用时,要避免其淋溶累积对水体及环境造成危害。微润灌施的推广与使用,仍然需要不断深入研究。

关键词：微润灌压力水头湿润锋水氮运移硝酸铵钙累积入渗量硝态氮

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砂壤土贮存池中沼液入渗及氮磷迁移特征

农业环境科学学报 2023年第1期42卷 209-215页

作者：孙国峰宗焦盛婧周炜张丽萍王子臣江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业农村部种养结合重点实验室南京210014

为探讨猪场沼液在砂壤土贮存池中入渗率及其影响因子、氮磷迁移特征,采用间歇供水方式,设置沼液(BS)、井水(W)、1/3沼液+2/3井水(1/3BS)共3个处理,开展3个贮存周期的入渗率、累积入渗量、氮磷水平与垂直迁移特征研究。结果表明:各处理... 详细信息

为探讨猪场沼液在砂壤土贮存池中入渗率及其影响因子、氮磷迁移特征,采用间歇供水方式,设置沼液(BS)、井水(W)、1/3沼液+2/3井水(1/3BS)共3个处理,开展3个贮存周期的入渗率、累积入渗量、氮磷水平与垂直迁移特征研究。结果表明:各处理入渗率、累积入渗量均呈现BS入渗率随间歇供水次数增加而大幅下降,这主要与沼液的水质特性及间歇供水方式有关。砂壤土贮存沼液过程中,存在明显的氮磷水平与垂直迁移趋势。在1.2 m贮存深度条件下,沼液氮磷垂直迁移深度达10~20 cm;而沼液氮磷水平迁移相对较弱,其中氮水平迁移深度达5~10 cm,磷主要附着于贮存池侧面的表层土壤。与井水相比,砂壤土贮存池中沼液会显著降低入渗率和累积入渗量,且沼液中氮磷损失均以垂直迁移为主。

关键词：沼液入渗率累积入渗量水平迁移垂直迁移

暗管排盐条件下园林废弃物与膨润土对滨海盐土的改良效果研究

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应用基础与工程科学学报 2021年第3期29卷 562-574页

作者：李婧男孙向阳张贺李素艳杨璨中节能(天津)投资集团有限公司天津300201 北京林业大学林学院北京100083

为了有效利用资源,提高滨海盐土的改良效果,通过土柱和大田试验,研究暗管排盐淋洗作用下膨润土和发酵园林废弃物单独施用与混合施用对土壤容重、总孔隙度、饱和导水率、pH值、养分含量、Na+和Ca2+离子交换过程及土壤脱盐率的影响.研究... 详细信息

为了有效利用资源,提高滨海盐土的改良效果,通过土柱和大田试验,研究暗管排盐淋洗作用下膨润土和发酵园林废弃物单独施用与混合施用对土壤容重、总孔隙度、饱和导水率、pH值、养分含量、Na+和Ca2+离子交换过程及土壤脱盐率的影响.研究结果表明:在土柱淋洗试验中膨润土和发酵园林废弃物都具有降低土壤pH值、含盐量和钠吸附比的作用,膨润土对土壤胶体中的Na+具有离子交换作用,可以促进Na+的淋溶量的增加,提高土壤的脱盐效果.发酵园林废弃物的施用增大了土粒间孔隙,初始入渗率得到提高.选用3%(质量比)的膨润土和发酵园林废弃物比较大田试验中的应用效果表明,淋洗结束初期膨润土、发酵园林废弃物以及混施对土壤脱盐作用与土柱试验一致,但一年后单施膨润土和园林废弃物土壤含盐量明显增加,0~20cm土层含盐量分别为淋洗初期的19.97倍和6.66倍.综合土壤脱盐效果与土壤理化性质,3%膨润土与发酵园林废弃物混施在大田应用中改良效果最好,既降低了土壤含盐量,脱盐率达到81.79%~52.28%,又显著了提高土壤养分含量与渗透性,对改善滨海地区盐渍土土壤结构与理化性质具有重要意义.

关键词：园林废弃物膨润土滨海盐渍土离子交换土壤改良累积入渗量土壤养分

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红壤水分入渗率和累积入渗量的确定

土壤通报 1991年第S1期22卷 61-63页

作者：姚建中江西科技出版社

本文根据土壤水分累积入渗量(I)和入渗率(f)的定义,推导出I和f随土壤湿润范围变化的方程.该方程可用于确定土壤达到某一入渗范围所需的灌水量或据一定灌水量来预测土壤湿润范围.供试红壤的土柱实验结果表明,按方程所得的计算值与实际观... 详细信息

本文根据土壤水分累积入渗量(I)和入渗率(f)的定义,推导出I和f随土壤湿润范围变化的方程.该方程可用于确定土壤达到某一入渗范围所需的灌水量或据一定灌水量来预测土壤湿润范围.供试红壤的土柱实验结果表明,按方程所得的计算值与实际观察值是相符的.红壤孔隙度和初始含水量对水分累积入渗量和入渗率影响都较大;而红壤质地对I值的影响不明显,对f值的影响却较大.

关键词：水分入渗率累积入渗量土柱实验