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《西安理工大学》 2007年
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不同灌溉方式入渗条件下的土壤空气阻渗特性试验研究

李援农  
【摘要】: 本文在查阅国内外大量相关文献资料的基础上,结合国家自然科学基金等项目,采用室内外试验和理论分析相结合、以室内试验为主的技术路线,利用自行研制的试验设备主要研究了一维垂直入渗、二维入渗和三维入渗条件下禁锢土壤空气压力的影响因素和禁锢土壤空气压力的阻渗特性。主要研究成果为: (1)研究了重粉质粘土、壤土和砂壤土一维垂直常规入渗过程中禁锢土壤空气压力的影响因素、禁锢土壤空气压力变化规律及其对入渗的影响。研究表明,入渗过程中禁锢土壤空气压力变化可分为初始阶段、过渡阶段和稳定阶段,提出了各阶段禁锢土壤空气压力变化和阻渗特性,建立了一维垂直常规入渗指数和入渗系数与土壤干容重、初始土壤含水率二次函数关系;土壤干容重和水层深的交互作用对入渗参数的影响最大,土壤初始含水率对入渗参数的影响最小;禁锢土壤空气压力与地表水深之间为指数函数关系。 (2)研究了一维垂直恒压入渗禁锢土壤空气压力对入渗的阻渗作用。恒定土壤空气压力入渗将受到土壤干容重、初始土壤含水率、水层深和禁锢土壤空气压力的影响,本文分别建立了kostiakov入渗指数和入渗系数与土壤干容重、初始土壤含水率、水层深和禁锢土壤空气压力的二次函数关系式,将禁锢土壤空气压力阻渗作用分为单纯力的作用和粘滞力的作用两部分,分别建立了恒定土壤空气压力条件下累积入渗量与入渗时间、湿润深度与入渗时间及湿润深度与入渗水量之间的数学模型。 (3)研究了沟灌及膜缝灌水土壤湿润过程、土壤入渗中禁锢土壤空气压力的影响因素及其阻渗作用,建立了入渗过程中禁锢土壤空气压力与入渗时间的函数关系;二维入渗禁锢土壤空气压力大小为0~4.8cm水柱,禁锢土壤空气压力通常存在于水层正下方,压力等值线图相对较为密集,距中心位置越远,等值线图越稀,禁锢土壤空气压力主要出现在湿润区,在禁锢土壤空气压力作用下土壤中含水量仅相当于无禁锢土壤空气压力的84.15%~89.68%,即土壤中总水量将减少10.32%~15.85%,在相同初始土壤含水率时,禁锢土壤空压力减小入渗量为17.00%~20.01%。 (4)研究了膜上灌水条件下小麦、棉花田间土壤水、土壤空气和土壤温度、作物生理效应等,表明膜上灌水形成表层土壤的白天——夜间干湿交替变化,在膜下形成凝结(液化)——汽化(蒸发)——凝结——汽化“小循环”,使土壤深层水分逐渐向上层聚积,并为明显的“V”型分布,膜孔灌比无膜(畦灌)沟灌近地表温度平均高出约4.3?C左右,而比沟畦灌地表空间温度高3.6?C左右,使棉花灌溉水的利用率提高,产量增加了约8~12%,地膜覆盖减少了小麦生长无效水量消耗量约9.2mm,生育期缩短了7~14天。 (5)研究了膜孔点源及地下滴灌点源入渗规律及禁锢土壤变化规律,得出了点源入渗过程中禁锢土壤空气压力仅为0~3mm,仅发生在入渗过渡区,地表点源入渗8min后,点源下5cm位置开始出现1mm水柱土壤空气压力,地下点源入渗10min后,在点源正下方5cm存在1~3mm水柱禁锢土壤空气压力,对入渗的顶托作用及滞后作用是不能忽略的。 (6)建立了考虑禁锢土壤空气压力影响的green-ampt修正数学模型,经过对一维垂直入渗实验资料验证,模拟计算结果与实测值一致性较好。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S152

【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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10 武月娇;氮素在河床底泥中积累运移特性的试验研究[D];太原理工大学;2013年
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