不同灌溉方式入滲條件下的土壤空氣阻滲特性試驗(yàn)研究.pdf

1、本文在查閱國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，采用室內(nèi)外試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合、以室內(nèi)試驗(yàn)為主的技術(shù)路線(xiàn)，利用自行研制的試驗(yàn)設(shè)備主要研究了一維垂直入滲、二維入滲和三維入滲條件下禁錮土壤空氣壓力的影響因素和禁錮土壤空氣壓力的阻滲特性。主要研究成果為： (1)研究了重粉質(zhì)粘土、壤土和砂壤土一維垂直常規(guī)入滲過(guò)程中禁錮土壤空氣壓力的影響因素、禁錮土壤空氣壓力變化規(guī)律及其對(duì)入滲的影響。研究表明，入滲過(guò)程中禁錮土壤空氣

2、壓力變化可分為初始階段、過(guò)渡階段和穩(wěn)定階段，提出了各階段禁錮土壤空氣壓力變化和阻滲特性，建立了一維垂直常規(guī)入滲指數(shù)和入滲系數(shù)與土壤干容重、初始土壤含水率二次函數(shù)關(guān)系；土壤干容重和水層深的交互作用對(duì)入滲參數(shù)的影響最大，土壤初始含水率對(duì)入滲參數(shù)的影響最小；禁錮土壤空氣壓力與地表水深之間為指數(shù)函數(shù)關(guān)系。 (2)研究了一維垂直恒壓入滲禁錮土壤空氣壓力對(duì)入滲的阻滲作用。恒定土壤空氣壓力入滲將受到土壤干容重、初始土壤含水率、水層深和禁錮土壤

3、空氣壓力的影響，本文分別建立了kostiakov入滲指數(shù)和入滲系數(shù)與土壤干容重、初始土壤含水率、水層深和禁錮土壤空氣壓力的二次函數(shù)關(guān)系式，將禁錮土壤空氣壓力阻滲作用分為單純力的作用和粘滯力的作用兩部分，分別建立了恒定土壤空氣壓力條件下累積入滲量與入滲時(shí)間、濕潤(rùn)深度與入滲時(shí)間及濕潤(rùn)深度與入滲水量之間的數(shù)學(xué)模型。 (3)研究了溝灌及膜縫灌水土壤濕潤(rùn)過(guò)程、土壤入滲中禁錮土壤空氣壓力的影響因素及其阻滲作用，建立了入滲過(guò)程中禁錮土壤空氣壓

4、力與入滲時(shí)間的函數(shù)關(guān)系；二維入滲禁錮土壤空氣壓力大小為0～4.8cm水柱，禁錮土壤空氣壓力通常存在于水層正下方，壓力等值線(xiàn)圖相對(duì)較為密集，距中心位置越遠(yuǎn)，等值線(xiàn)圖越稀，禁錮土壤空氣壓力主要出現(xiàn)在濕潤(rùn)區(qū)，在禁錮土壤空氣壓力作用下土壤中含水量?jī)H相當(dāng)于無(wú)禁錮土壤空氣壓力的84.15％～89.68％，即土壤中總水量將減少10.32％～15.85％，在相同初始土壤含水率時(shí)，禁錮土壤空壓力減小入滲量為17.00％～20.01％。 (4)研究

5、了膜上灌水條件下小麥、棉花田間土壤水、土壤空氣和土壤溫度、作物生理效應(yīng)等，表明膜上灌水形成表層土壤的白天——夜間干濕交替變化，在膜下形成凝結(jié)(液化)——汽化(蒸發(fā))——凝結(jié)——汽化“小循環(huán)”，使土壤深層水分逐漸向上層聚積，并為明顯的“V”型分布，膜孔灌比無(wú)膜(畦灌)溝灌近地表溫度平均高出約4.3℃左右，而比溝畦灌地表空間溫度高3.6℃左右，使棉花灌溉水的利用率提高，產(chǎn)量增加了約8～12％，地膜覆蓋減少了小麥生長(zhǎng)無(wú)效水量消耗量約9.2mm

6、，生育期縮短了7～14天。 (5)研究了膜孔點(diǎn)源及地下滴灌點(diǎn)源入滲規(guī)律及禁錮土壤變化規(guī)律，得出了點(diǎn)源入滲過(guò)程中禁錮土壤空氣壓力僅為0～3mm，僅發(fā)生在入滲過(guò)渡區(qū)，地表點(diǎn)源入滲8min后，點(diǎn)源下5cm位置開(kāi)始出現(xiàn)1mm水柱土壤空氣壓力，地下點(diǎn)源入滲10min后，在點(diǎn)源正下方5cm存在1～3mm水柱禁錮土壤空氣壓力，對(duì)入滲的頂托作用及滯后作用是不能忽略的。 (6)建立了考慮禁錮土壤空氣壓力影響的green-ampt修正數(shù)學(xué)模