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蓄水坑灌条件下土壤水分运动特性的试验研究

马娟娟  
【摘要】:蓄水坑灌法是针对我国北方地区干旱和水土流失严重的双重问题而提出来的一种新的灌溉方法,在该地区坡地果林灌溉中具有广阔的应用前景。研究蓄水坑灌条件下的土壤入渗及土壤水分运动特性对于该方法的推广应用具有重要意义。本文采用理论分析与试验研究相结合、物理模型试验与数值模拟相结合的研究方法,对蓄水坑灌条件下的土壤入渗及土壤水分运动特性进行了较为系统地研究。主要研究内容与结论如下: (1)设计了蓄水坑侧向一维入渗的模拟试验,研究了水头对入渗过程的作用。设计了计量精度较高的水平土柱入渗试验装置,在0~60cm的水头范围内,进行了12个不同水头的水平土柱入渗试验,发现了kostiakov入渗系数及入渗指数随入渗水头的增加呈现出相对平稳与显著性变化的交替变化趋势这一新的试验现象,这表明蓄水坑灌条件下入渗水头是影响入渗的一个重要因素:并发现随入渗水头的增加,kostiakov入渗系数及入渗指数的变化趋势相反。本文对这些新的试验现象从理论上给予了分析,并明确了入渗指数的物理意义。在此基础上,进一步阐明了入渗水头对累积入渗量和湿润锋的影响及其变化的原因。 (2)采用了土壤切片技术和数字图像分析技术,分析研究了不同入渗水头对表层土壤孔隙和土壤剖面孔隙的影响。结果表明,随着入渗水头的增加,表层土壤孔隙度有不同程度的减小,进而,表层土壤的容重随入渗水头的增加有不同程度的增加。在此基础上,对入渗系数随入渗水头变化的机理做了进一步的阐述。


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