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为研究斥水性土壤水分入渗规律,并探寻适用于斥水性土壤水分入渗的数学模型,以妫水河流域亲水性和斥水性土壤为研究对象,开展室内一维垂直土柱入渗试验;分别采用Kostiakov分段函数、Fourier级数、一阶Gaussian函数以及Gaussian分段函数对斥水性土壤入渗率进行拟合。试验结果表明:亲水性土壤入渗率随时间呈单调减小变化趋势,斥水性土壤入渗一段时间后累积入渗量会出现翘尾现象,入渗率为先增大后减小的单峰曲线。模型图形分析表明: Kostiakov分段函数入渗率在拐点处同时存在一个极大值和极小值,Fourier级数存在多个波峰,一阶Gaussian函数不能反映入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象,因而均难以真实反映斥水性水分入渗过程。忽略水分开始快速入渗过程,Gaussian分段函数模型不仅能够反映入渗率在拐点前的单调增以及拐点后的单调减过程,同时也能够体现入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象。 相似文献
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林火会造成火烧迹地土壤斥水性增强及渗透性降低,导致降雨期间流域内地表产流率激增。在一定条件下,尤其是地形陡峭的高海拔山区,地表产流激增一般是泥石流灾害发生的重要诱因。然而,对于高海拔山区火烧迹地土壤斥水性和渗透性变化特征的研究相对缺乏。以海拔高程3029~4474 m的四川省雅江县恶古乡火烧迹地为研究对象,通过现场水滴入渗试验和圆盘入渗试验,探究斥水性强度分布及其与土壤入渗参数之间的内在联系。结果显示:土壤斥水性强度分布具备较大的空间异质性,林火对斥水性的影响深度在轻度火烧区为2 cm,在中度和严重火烧区为3 cm;研究区土壤渗透能力与斥水性强度呈反比,饱和导水率和吸渗率与水滴入渗时间之间遵循幂函数分布,其变异系数与火烈度呈正比,且严重火烧区部分土壤由于斥水性被高温破坏造成饱和导水率增大;斥水性土壤相较于亲水性土壤出现明显的入渗延迟现象。研究结果丰富了高海拔山区火烧迹地水文特征的研究,为揭示火烧迹地泥石流坡面物源起动机理提供理论依据。 相似文献
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花岗岩残积土的进失水能力与其软化崩解的特殊力学特性息息相关,现有的改良土研究都着重于土体宏观力学与微观结构的变化,忽视了固化剂对土颗粒表面性质的影响。为了探索固化剂改良后的花岗岩残积土进失水能力及三相接触角的变化规律,开展了水滴入渗试验、接触角测量试验、进水试验和失水试验,并结合扫描电镜和红外光谱方法,定性及定量分析了花岗岩残积土在不同固化剂作用下微观结构和化学成分的变化规律对花岗岩残积土进失水能力的影响机制。结果表明:（1）不同含量的改良剂能不同程度地影响花岗岩残积土表层斥水性能;随着固化剂掺量的提高,土体的表面斥水性增强,三相接触角变大,进失水能力减弱;固化剂改良土体的效果依次为石灰、水泥、高岭土,且改良土体的进失水能力变化与土体表面斥水性和三相接触角的变化有明显的相关性。（2）改良花岗岩残积土进失水能力的变化由土体内部结构的改变以及表面性质的改变共同导致。（3）水泥和石灰主要依靠离子的交换团聚作用、土壤固化剂对土颗粒的包裹作用、硬凝反应以及碳酸化作用减弱土颗粒外部的双电层及其表面自由能,使土体斥水性和初始接触角变大;而高岭土主要依靠自身对水分子的吸附作用,对土体的斥水性和接触角影响不大。结果可为固化剂改变土体表面性质导致的接触角变化规律提供一定科学依据,也为不同渗透需求的实际工程选取改良剂提供一定参考。 相似文献
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以四川省冕宁县腊窝乡华岩子沟2019年7月发生的火后泥石流为典型案例,通过对火烧迹地现场地质勘察、降雨模拟试验研究了与火后泥石流形成相关的地形地貌、火行为分布、松散物源规模、产流产沙特征以及相应的灰烬层、斥水性、渗透性等相关试验。结果表明:（1）火烧迹地的斥水性强度越强,径流产流量越大;（2）严重火烧区的产沙量明显高于中度和轻度火烧区;（3）火烧迹地的斥水性与火烈度大致呈正相关,而渗透性恰好与之相反。研究揭示了火后泥石流的演变过程,为火后泥石流的防治和预警提供了理论依据。 相似文献
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接触角对非饱和土中基质吸力的影响 总被引：5，自引：0，他引：5
接触角是研究三相界面的一个基本物理量。非饱和土是典型的三相体,然而在非饱和土力学中对接触角的研究还比较少,目前还停留在假设阶段,通常假设接触角为某一固定值,甚至忽略接触角的影响。实际上接触角是随外界环境的改变而变化的。通过化学方法对砂土表面改性,从而提高砂土的接触角,使砂土由亲水性变为斥水性。在亲水性砂土中加入斥水性砂土以提高砂土的表观接触角,以此为基础制备不同接触角的试样进行吸力测量试验。试验结果表明,接触角对非饱和土中的基质吸力有重要影响,含水率相同时,随着接触角的增大基质吸力是不断减小的,当含水率增大到一定值时,基质吸力不受土体（亲水状态下）接触角的影响。当接触角增大到一定值时,非饱和土体中的基质吸力消失,即非饱和土体中不再存在负的孔隙水压力。 相似文献
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马溶之先生是我国著名土壤学家,首任中国科学院土壤研究所所长。由于他的广泛实践、深入探索和勇于创新,对中国土壤地理,包括土壤制图、土壤区划和土壤分布规律做出了杰出的贡献。他是中国土壤分类的革新者,推动了不同时期中国土壤分类的发展,其中,对干旱土、紫色土和水稻土有创新性研究。由于马先生对古土壤发生演化的研究,提供了古环境变化和黄土的生成信息,丰富了第四纪研究的内容,并从农业土壤研究的实践出发,深刻认识人为作用对土壤的影响,马先生有远见地意识到"人类世"的来临。作为全国土壤科学的组织者和领导者,马先生在为土壤资源开发、土壤改良和粮食安全以及为国民经济的建设呕心沥血而受到广泛的赞扬和尊敬。 相似文献
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水文土壤学面临的机遇与挑战 总被引：4，自引：0，他引：4
水文土壤学是以土壤发生学、土壤物理学和水文学为主的新兴交叉学科,综合研究不同时空尺度土壤与水的相互作用关系,在地球表层系统科学综合集成研究中具有特殊地位和重要作用。阐述了水文土壤学形成背景与内涵、学科与理论基础及研究进展,并展望未来面临的机遇与挑战。水文土壤学重点解决以下2个科学问题:①土壤结构及土壤—景观分布格局在不同时空尺度上如何主导和影响水文过程以及与其相关的生物地球化学循环和生态系统演变;②景观系统水文过程如何影响土壤发育、演变、异质性及其功能。水文土壤学面临研究方法和理论创新、多尺度综合观测网络体系构建及人才培养等方面的挑战。 相似文献
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In water repellent soil, Cr, Pb and Cu showed higher adsorption intensities than Zn, Cd and Ni did. Soil water repellency
is much more widespread than formerly thought. In order to promote fertility and productivity, the irrigation of recycled
water onto water repellent soil may be an applied technology to be used in some areas of Southern Australia. Therefore, heavy
metals in recycled water potentially enter into the soil. The competitive sorption and retention capacity of heavy metals
in soil are important to be determined, especially considering the special geochemical origin of water repellent soil that
was caused by waxes on or between the soil particles. Batch equilibrium sorption experiments on Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn
in their typical proportion in recycled water were conducted in water repellent soil. The sorption intensity, sorption isotherm
in the experiments together showed that Cr, Pb and Cu have higher sorption intensity than those of Zn, Ni and Cd in the competitive
system. The risk assessment for the application of recycled water onto water repellent soil is definitely necessary, especially
for the metal cations with relatively weak sorption. 相似文献
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土壤有机无机复合体的研究进展 总被引：19，自引：0，他引：19
对土壤有机无机复合体结构模型、有机无机复合体与团聚体的关系、有机无机复合体的肥力特征等方面的最新研究成果进行了综合评述。现代测试技术和计算机技术的应用为土壤有机无机复合体的研究提供了新的研究途径,发展形成了腐殖质胶体、有机无机复合体及有机质-异源生物物质复合体的结构模型,在纳米化学水平和三维分子结构模型上重新认识和阐明土壤有机无机复合体的结构和功能;有机无机复合体是土壤改良剂、营养源和重金属或有机有毒污染物过滤器;应在土壤科学、环境科学和生态学中,重视有机物质与矿物质相互作用和结构模型研究,加强土壤有机无机复合体环境化学行为和颗粒迁移动力学的研究。 相似文献
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Research on the effect of straw mulching on the soil moisture by field experiment in the piedmont plain of the Taihang Mountains 
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下载免费PDF全文 To reveal the influencing effect of the long-term straw mulching on the soil moisture, this paper employed the field experiment data in 2010 of a typical area of Taihang Mountains plain, observed the soil moisture dynamic regularities under different mulching patterns by virtue of depressimeter and neutron probe, analyzed the characteristics of soil water content and storage in different depths and seasons under the long-term straw mulching. The results showed that the long-term straw mulching can keep the soil moisture conservation of the deep, while decreased the shallow. (1) The long-term straw mulching can changed the type of soil water movement. If no straw mulching, the type is mainly evaporation-infiltration. And with straw mantle the type would change into infiltration. The number of zero flux plane would be reduced or absent. (2) The long-term straw mulching can increase the soil water reserves of the whole soil profile with the depth between 0 cm and 220 cm. But the soil water content of the layer from 30 cm to 80 cm decreased and the soil water content of the layer from 80 cm to 220 cm increased instead., The effect of soil moisture conservation on winter wheat is not obvious; (3) With no straw mulching, the depth of infiltration recharge by rainfall or irrigation is shallower than 80 cm. In a straw mulching, the influence depth is can extend to 120 cm; (4) With no straw mulching , there is a deep layer on the depth of 220 cm between March and June, while this layer will disappear with a long-term straw mulching. 相似文献
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活化灌溉水对土壤理化性质和作物生长影响途径剖析 总被引：4，自引：0，他引：4
随着水资源短缺问题日益突出,提高我国农业水资源生产效率成为现代灌溉农业的重要研究内容。活化灌溉水技术为挖掘灌溉水的生理生产潜力、提高灌溉水在农业生态系统中的综合功效,提供了新的途径。在综合分析国内外有关活化水理化性质变化特征、活化灌溉水对土壤物质传输与转化、活化灌溉水促进作物生长等方面研究进展的基础上,根据土壤物理、作物生理和物质传输动力学基本理论,剖析了活化灌溉水对土壤物质传输、土壤物质转化、根系吸水吸养、作物产量形成的可能影响途径,并提出了未来重点研究的基础科学和应用技术问题,为科学合理利用活化灌溉水技术提供参考。 相似文献
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Effects of Activated Irrigation Water on Soil Physicochemical Properties and Crop Growth and Analysis of the Probable Pathway 总被引：2，自引：0，他引：2
Quanjiu Wang Yan Sun Songrui Ning Jihong Zhang Beibei Zhou Lijun Su Yuyang Shan 《地球科学进展》2019,34(6):660-670
With the problem of shortage of water resources becoming increasingly prominent, the improvement of production efficiency of agricultural water resources in China has become an important research content of modern irrigated agriculture. The technology of activated irrigation water provides a new way to excavate the physiological production potential of irrigation water and improve the comprehensive efficacy of irrigation water in agro-ecosystems. In this study, the research progress of the variable characteristics of physicochemical properties of activated irrigation water, the transport and transformation of soil material by activated irrigation water, and the promotion of crop growth by activated irrigation water were comprehensively analyzed. On this basis, according to the basic theories of soil physics, crop physiology, and material transport dynamics, the effects of activated irrigation water on soil material transport, soil material transformation, water and nutrition uptake by root, and crop yield formation and the probable pathway were analyzed. The key problems of basic science and applied technology in the future research are put forward to provide reference for the scientific and reasonable utilization of activated irrigation water technology. 相似文献
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内陆河高寒山区流域分布式水热耦合模型（Ⅰ）：模型原理 总被引：9，自引：3，他引：9
在全球变暖的背景下，我国多数大江大河源区存在冰川退缩、雪线上升以及多年冻土和季节冻土明显退化等现象，并由此造成河源区产流量减少以及生态环境恶化等诸多问题，这在内陆河山区流域体现的较为明显，但目前分布式水文模型中很少涉及冻土水热耦合问题。文章以黑河干流山区流域为例，构建了一个内陆河高寒山区流域分布式水热耦合模型（DWHC）。模型基于土壤水热连续性方程将流域产流、入渗和蒸散发过程融合起来，在植被截留、入渗、产流和蒸散发计算方面也有所改进和创新，部分模块具有多个可选择方案。模型设计了与中尺度大气模式MM5的嵌套接口，也可以用地面气象资料驱动。模型在1 km×1 km网格基础上，以日为时间步长，将流域土壤分为18类，土壤剖面分为3～5层不等，流域植被概化为9类。模型只需要土壤初始含水量、初始地温和常规气象资料，以及土壤和植被物理参数，就能够连续演算各层土壤的温度、液态含水量、固态含水量、感热传导、潜热变化、水势梯度、导水率以及水分入渗和毛细上升量等水文循环要素。主要介绍了模型的基本原理和构建思路，有关模型的地面资料驱动结果和与MM5嵌套结果部分，参见后续文章(Ⅱ)、(Ⅲ)。 相似文献
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黄土高原土壤干层研究进展与展望 总被引：23，自引：0，他引：23
土壤干层发生机理及其生态环境效应是土壤物理学和生态学及其交叉领域的重要科学问题,也是我国黄土高原开展生态文明建设,实现可持续发展面临的重大生态环境问题之一。通过回顾土壤干层研究取得的重要进展,包括土壤干层的概念与特征、评价指标、形成原因与危害、不同尺度时空分异特征及调控对策等,针对黄土高原水资源短缺和植被退化现状,提出土壤干层研究面临的机遇和挑战,包括建立统一的土壤干层动力学量化指标、干层内土壤水分对植物生长的有效性、土壤干层强度对土壤—植被—大气传输体(SVATs)中水分运移的影响、土壤干层发生发展过程和时空演变规律、土壤干层预测模型及其调控机制。此外,土壤干层的研究应结合当前植被恢复与生态文明建设的国家需求。在气候变化和剧烈人类活动背景下,开展黄土高原土壤干燥化与土壤水资源影响及其调控对策研究,将是水科学与生态学领域长期面临的科学问题之一。 相似文献
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A distributed water-heat coupled model for mountainous watershed of an inland river basin of Northwest China (I) model structure and equations 总被引：1，自引：0，他引：1
Ren-sheng Chen Shi-hua Lu Er-si Kang Xi-bin Ji Zhihui Zhang Yong Yang Wenwu Qing 《Environmental Geology》2008,53(6):1299-1309
It is absolutely necessary to quantify the hydrological processes in earth surface by numerical models in the cold regions
where although most Chinese large rivers acquire their headstreams, due to global warming, its glacier, permafrost and snow
cover have degraded seriously in the recent 50 years. Especially in an arid inland river basin, where the main water resources
come from mountainous watershed, it becomes an urgent case. However, frozen ground’s impact to water cycle is little considered
in the distributed hydrological models for a watershed. Took Heihe mountainous watershed with an area of 10,009 km2, as an example, the authors designed a distributed heat-water coupled (DWHC) model by referring to SHAW and COUP. The DWHC
model includes meteorological variable interception model, vegetation interception model, snow and glacier melting model,
soil water-heat coupled model, evapotransporation model, runoff generation model, infiltration model and flow concentration
model. With 1 km DTM grids in daily scale, the DWHC model describes the basic hydrological processes in the research watershed,
with 3∼5 soil layers for each of the 18 soil types, 9 vegetation types and 11 landuse types, according to the field measurements,
remote sensing data and some previous research results. The model can compute the continuous equation of heat and water flow
in the soil and can estimate them continuously, by numerical methods or by some empirical formula, which depends on freezing
soil status. However, the model still has some conceptual parameters, and need to be improved in the future. This paper describes
only the model structure and basic equations, whereas in the next papers, the model calibration results using the data measured
at meteorological stations, together with Mesoscale Model version 5 (MM5) outputs, will be further introduced. 相似文献
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