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《西南大学》 2015年
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紫色土区不同入渗测定方法应用研究

莫斌  
【摘要】:紫色土区土壤侵蚀严重,保土蓄水能力较差。土壤入渗是土壤侵蚀研究的重要组成部分,也是联接降雨产流、土壤水分循环的关键环节。目前,采用不同方法测定紫色土区土壤入渗性能的研究较多,但点源入渗法在该区的应用尚未开始。本试验以不同地类紫色土为研究对象,采用点源入渗法、双环法和环刀法测定土壤入渗性能,通过试验结果对比不同方法之间的差异性,以评价点源入渗法在紫色土区的适用性,并结合影响因素与土壤入渗性能间相关性,以期得到试验区土壤水分入渗规律。这对紫色土区土壤入渗的研究具有重要意义。经研究本文得到如下结果:(1)点源入渗法测得不同地类土壤入渗率的过程曲线具有较好的一致性,双环法次之,环刀法较差。三种方法测得的入渗率初始值与稳定值差距较大,其中点源入渗法为5-9倍,双环法为1-10倍,环刀法为0.3~2倍。从开始到进入稳定阶段其耗时以点源入渗法最少,环刀法次之,双环法最大。在重复试验中,点源入渗法的初始值间相差较小,最大只有28%-58%,稳定值基本无差异;环刀法次之,初始值间最大相差0.3-1倍,稳定值最大相差0.7-1.4倍;双环法初始值间最大相差8%-38%,稳定值最大相差1-6倍。(2)三种方法测得的不同地类土壤入渗性能各项指标有一定差异。点源入渗法测得的初渗速率、前20min平均入渗速率和平均入渗率表现为林地坡耕地草地;而稳渗速率为坡耕地林地草地;环刀法测得的初渗速率、前20 min平均入渗速率、稳渗速率、平均入渗率和前90mmin累计入渗量均为林地草地坡耕地;而双环法的则为林地坡耕地草地。达到稳渗时间:点源入渗法和双环法均为坡耕地林地草地;环刀法为草地林地坡耕地。(3)在重复试验中,不同地类土壤入渗性能指标差异性也较大。点源入渗法中,初渗速率差异性为草地林地坡耕地,稳渗速率差异性为坡耕地草地林地,平均入渗率差异性为林地草地坡耕地。环刀法中,初渗速率、稳渗速率和前90min累计入渗量差异性均为林地坡耕地草地,平均入渗率差异性为林地草地坡耕地。双环法中,初渗速率差异性为草地林地坡耕地,稳渗速率差异性为林地坡耕地草地,平均入渗率和前90 min累计入渗量差异性为林地草地坡耕地。(4)不同方法在紫色土区测得的土壤入渗性能大小表现为:初渗速率为点源入渗法双环法,前20 min平均入渗率则相反;稳渗速率为双环法环刀法点源入渗法;平均入渗速率为双环法点源入渗法环刀法;稳渗时间为双环法环刀法点源入渗法;前90 min累计入渗量中双环法比环刀法大1-6倍。三种地类土壤入渗性能指标(初渗速率、前20 min平均入渗率、稳渗速率、平均入渗率和稳渗时间)大小基本为:林地坡耕地草地。(5)不同方法测定土壤入渗率采用4种入渗模型的拟合效果差异较大。点源入渗法拟合效果表现为:Horton模型通用经验模型Kostiakov模型Philip模型;除坡耕地外,双环法为通用经验模型Horton模型Kostiakov模型Philip模型;除坡耕地外,环刀法则为Horton模型通用经验模型Kostiakov模型Philip模型。(6)双环法和环刀法测定不同地类土壤累积入渗量之间均呈现先迅速增大而后缓慢减小的趋势,且减小量逐渐达到平衡状态。此外,三种地类土壤累积入渗量过程变化曲线均呈分散状态,以林地的最为明显,草地次之,坡耕地最好。不同方法测定土壤累积入渗量采用一元二次方程和一元一次方程拟合效果均较好,且前者拟合效果更好。三种地类采用一元二次方程的拟合效果表现为草地林地坡耕地;采用一元一次方程的拟合效果则为草地坡耕地林地。再者,双环法和环刀法相比,以前者的拟合效果更佳。(7)土壤入渗性能各项指标与其理化性质相关性有所差别,但大体呈如下规律:初渗速率、累积入渗量均与土壤非毛管孔隙度、结构破坏率呈正相关,而与土壤容重、初始含水率、毛管孔隙度、0.25 mm团聚体含量、有机质含量以及干筛MWD值呈负相关。稳渗速率与非毛管孔隙度、0.25mm团聚体含量、有机质含量和结构破坏率呈正相关,而与土壤容重、初始含水率、毛管孔隙度和干筛MWD值呈负相关。平均入渗率与非毛管孔隙度、有机质含量和结构破坏率呈正相关,而与土壤容重、初始含水率、毛管孔隙度、0.25mm团聚体含量和干筛MWD值呈负相关。(8)相较于双环法,点源入渗法具有测定精确度高,省时省水,计算方便等优点;相较于环刀法,点源入渗法能够较准确测得各项入渗性能指标,客观反映入渗过程规律。点源入渗法也有自身缺点,如造价较高,试验时间受限等。但总体而言,点源入渗法在紫色土区测定土壤入渗过程中有较好的应用性,但也有一定的局限性。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S155.25

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