水分特征曲线

摘要： 为探究生物质炭添加对农田土壤水力性质的影响,以我国10个地区农田耕层土壤为供试土样,通过室内模拟试验,研究4种生物质炭添加比例下(C0、C5、C10和C15,生物质炭体积占比分别为0%、5%、10%和15%)土壤饱和导水率(Ks)、水分特征曲线及van Genuchten模型拟合参数和水分常数的变化特征。结果表明:生物质炭添加对土壤渗透性能的影响与土壤质地密切相关;添加生物质炭后,砂粒含量较高的风砂土和黄绵土的Ks显著降低,C15的降幅分别为89.2%和85.0%;而黏粒含量较高土壤的Ks普遍升高,C15处理下赤红壤的增幅高达158.9%。生物质炭添加改变了土壤的持水能力,且变幅随着生物质炭添加量的增加而增大。生物质炭添加提升了各类土壤的饱和含水量(0.7%~17.6%)和低吸力段的持水能力;生物质炭添加对中、高吸力水平下各类土壤持水能力的影响存在差异,大致表现为砂质土持水能力提升、残余含水量增大、α值降低;而壤质、黏质土持水能力下降,残余含水量、田间持水量及凋萎系数均降低。研究结果可为考虑生物质炭施用的平衡模拟提供水力学基础参数,并为各地区农田生物质炭的合理施用提供科学依据。

摘要： 【目的】探究不同种植年限压砂地土壤水分吸渗特征及其水力学参数的变化,为恢复压砂地产能、提升区域生态功能及制定合理灌溉制度提供理论支撑。【方法】以宁夏中卫市不同种植年限(2,5,10,20,30和40 a)压砂地为研究对象,利用一维水平土柱吸渗试验,分析不同种植年限压砂地土壤湿润锋深度运移过程和累积入渗量变化规律,采用Philip和Green-Ampt模型中吸渗率(S)、土壤水分扩散率(D)等参数分析土壤吸渗特征;采用Brooks-Corey模型计算土壤水分进气吸力(h_(d))和水吸力(h)等水力学参数,进一步推求土壤水分特征曲线,并反演土壤饱和扩散率(D_(s))和非饱和扩散率(D)。【结果】相同吸渗时间下,随着种植年限的增加,湿润锋深度、累积入渗量均呈减小趋势。随种植年限的增加,Philip模型中的S和Green-Ampt模型中的D均呈逐渐减小的趋势。Brooks-Corey模型中,与种植2 a压砂地相比,种植5,10,20,30和40 a压砂地土壤水分的h_(d)分别减小了1.22%,42.81%,46.37%,55.94%和64.97%,D_(s)分别减小了27.83%,68.54%,85.40%,90.57%和93.15%。在相同土壤含水率下,随着种植年限的增加,h和D均呈减小趋势。【结论】在水分吸渗过程中,随着种植年限的增加,压砂地土壤水分入渗能力及持水能力均明显减低。

摘要： 随着机械化程度的快速增加,露天煤矿区反复机械作业和废料堆积压实会引起土地资源破坏,造成土壤退化和生态失衡。厘清压实对土壤水力特性的影响,对土地复垦和水肥管理具有重要实际意义。本研究采集山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场的表层土壤,在实验室分别制备了2组实验土壤样品,密度范围为1.3~1.8 g/cm^(3),密度间隔为0.1 g/cm^(3)。其中一组样品用于实验室离心法测定水分特征曲线,另一组基于CT扫描技术结合土壤大孔隙的三维重构技术,预测设定压实范围内的水分特征曲线。通过统计方法对比预测值和实测值的差异验证物理经验模型的预测性能,分析压实作用对土壤水分特征曲线的影响机理。结果显示,CT扫描技术快速便捷获取了土壤大孔隙的分布特征,且随着压实程度增加,土壤大孔隙数量和大孔隙度显著减少,有效降低土壤孔隙间的连接度。对于土壤水分特征曲线的预测值发现,在可预测的密度范围内,土壤含水量随着压实程度增加而迅速降低,这主要是由于压实作用改变了土壤大孔隙的分布特征,土壤内部紧缩,储水效果降低造成的,且预测值和实测值随密度的变化规律相同,模型的预测精度较高。

摘要： 为了探讨气化渣对毛乌素沙漠风沙土的改良效果,利用气化渣作为一种风沙土改良材料,与风沙土按不同掺入量混合,通过对土壤粒径组成、保水性能以及土壤水分特征曲线的变化情况分析,探讨了气化渣对风沙土土壤水分物理性质的影响。结果表明:添加气化渣使风沙土的粒径组成得到明显改善,砂粒含量降低5.89%~35.8%,黏粒、粉粒含量分别提高0.89%~2.92%,7.94%~32.88%,风沙土土壤容重显著降低(p<0.05),降低幅度为7.75%~55.5%;风沙土土壤质地也由砂土转向砂质壤土,保水性能也随之呈现上升的趋势,显著影响了土壤饱和含水量、毛管持水量和田间持水量(p<0.05),增长幅度分别为13.53%~158.93%,7.12%~126.95%,23.19%~252.47%;Van Genuchten模型可以很好地拟合气化渣添加后风沙土的土壤水分特征曲线,表明气化渣的添加明显提高了土壤保水性,并且风沙土土壤保水性能的主成分分析结果表明气化渣添加量越高土壤保水性提高越明显。由此可以得出,水煤浆气化渣能够有效地改善风沙土的水分物理性质,显著提高风沙土的保水性能,对风沙土改良效果明显。

摘要： 为研究回灌水刺激下生物膜在砂柱中的生长规律,并分析生物膜生长特征对堵塞介质典型渗流特征的影响,采用室内土柱实验方法,供给营养液刺激砂柱内生物膜生长,模拟入渗介质生物堵塞的过程,监测介质渗透系数的变化,并开展不同回灌时长下介质水分吸持实验和弥散试验,并对其内生物膜形态进行表征.结果显示,在0~5h时,渗透系数呈先下降后回升趋势;在回灌至18h前,渗透系数急剧衰减,水力弥散系数明显增大,水分吸持能力的变化并不明显;18h后渗透系数降低速率减缓,水分吸持能力明显升高,溶质运移过渡到以弥散作用为主导机制.综上,可将生物膜在介质内的生长分为三个阶段:菌适应期,接种菌体并未生长繁殖,单纯由于菌体的流入与流出引起渗透系数的变化;菌体大量生长繁殖期,大量生长繁殖的菌体占据了部分介质孔隙体积;胞外聚合物大量分泌期,逐渐形成具有透水性的生物膜,生物膜的生长与回灌水提供的养分形成动态平衡.

摘要： 石油烃污染土壤已经成为我国一个严重的环境问题,污染后的土壤理化性质发生改变,直接影响土壤的持水特性及水分有效性,确定石油烃污染对土壤持水特征和水分有效性的影响及其程度可为揭示石油烃污染对土壤性质的影响提供新的科学认识。通过人工配置柴油和原油不同污染浓度污染的黄绵土,利用离心机法测定土壤水分特征曲线,分析了土壤的持水特征与水分有效性。结果表明:(1)不同浓度柴油与原油污染土壤后,水分特征曲线均位于未污染土壤的下部,其中原油污染的影响更甚。(2)水分特征曲线van Genuchten模型参数θ_(s)、θ_(r)随着污染浓度的增加呈现指数衰减,参数α值呈幂函数减小、n值出现随污染浓度对数增加的特点。(3)土壤的饱和含水量、田间持水量以及凋萎含水量均随柴油、原油污染浓度的增加出现下降趋势,表观土壤有效含水量随污染浓度表现出先降后升的U字形的变化模式。无论原油还是柴油污染土壤,均会影响土壤的持水特征和水分有效性,影响的大小与石油烃的类型和浓度密切相关。

摘要： 钙质结核是砂姜黑土重要的成土特征,直接影响土壤结构和水分运移,但目前关于钙质结核对土壤持水性作用机制的研究主要集中在实验室尺度,而且报道较少.基于此,该研究在田间尺度上研究了钙质结核剖面垂直分布特征及其对土壤持水性的影响.结果表明:钙质结核主要分布在20 cm以下的土层,其含量和粒径均随土层深度的增加呈现增大趋势,>80～100 cm土层钙质结核质量分数可达11.42％.2～5、>5～8、>8～30 mm的钙质结核饱和含水率分别为0.25、0.22和0.20 cm3/cm3,均远低于土壤饱和含水率.土壤饱和含水率、田间持水量和萎蔫点均随钙质结核含量的提高而逐渐降低.但是含钙质结核土层土壤有效持水量与钙质结核含量呈现显著正相关关系,钙质结核有利于改善砂姜黑土黏重的土壤质地.研究结果可为深入了解砂姜黑土水分运动规律及中低产田改良提供理论依据.

摘要： 【目的】探究钠质化对土壤持水性和收缩特征的影响,【方法】分别以蒸馏水、质量浓度为3、10、20、30 g/L的NaCl溶液(TDS-3、TDS-10、TDS-20、TDS-30)饱和耕作层土壤,测定其土壤水分特征曲线和土体收缩特征曲线,并对不同处理土壤持水能力和收缩特性进行分析。【结果】低钠盐处理(TDS-3)通气、毛管、无效孔隙占比均减少,持水性增强;而高钠盐处理(TDS-10、TDS-20、TDS-30)持水性变弱;各处理有效线缩率与吸力间满足对数关系,土壤收缩量与体积含水率呈负相关关系;三直线模型能较好拟合各处理收缩特征,且收缩过程均可分为超正常段、结构段和伪饱和段。【结论】钠盐溶液对土体孔隙结构产生影响,各孔隙的相对数量发生变化,土体胶粒破坏,水分滞留的难易程度和土体收缩特征发生变化。

摘要： 通过4年定位试验,对比研究了有机种植(OF)和常规种植(CF)对土壤养分含量及物理特性的影响.结果表明,与CF相比,OF显著提高了土壤有机碳、全氮和有效磷含量,显著降低了土壤全钾、速效钾含量;OF处理容重显著降低4.7％,土壤总孔度、有效孔度和有效水含量则分别增加5％、27％和32.8％;有效含水量与土壤有机碳、全氮、总孔隙度、有效孔隙呈显著相关,而有效孔隙与土壤有机碳、全氮、总孔隙度呈显著正相关.总之,以绿肥为主要肥源的有机种植模式,显著改善了土壤物理特性,有利于土壤磷素活化,但需要及时补施钾素.

摘要： 在水文循环中,砂土是地表水和地下水的纽带,具有重要的作用,尤其对于缺水的干旱地区。因此研究非饱和带中的砂土水,对生态环境和水土保持具有重要意义。目前,在土壤物理领域,利用CT扫描确定土壤水力性质的研究基本处于空白状态。应用工业CT大型高分辨率仪器来定量研究多孔介质的微观结构和流体运动规律,已成为地学和材料学领域的新兴研究方向。本研究利用最新的工业CT扫描仪器XTH225ST,对5个砂土样品(石英砂、地大粗砂)进行高分辨率扫描进行砂土微观结构的研究。本次试验使用VG-Studio和ImageJ软件对图像进行处理,可以识别出固体颗粒,水和空气的分界面,统计粒径分布和截面含水率。CT扫描方法的优势,是可以直接识别含水率与基质吸力的关系,获取土壤水分特征曲线,为研究非饱和土水分特征提供了一种新思路。

摘要： 水分特征曲线是高放废物地质处置工程围岩中水气运移模拟和预测所必需的基础数据.本文以甘肃北山预选区的黑云母二长花岗岩为研究对象,通过室内试验,进行了水分特征曲线测试.首先利用真空饱和法获得了饱和试样,之后在6种不同相对湿度环境下完成了饱和花岗岩失水过程的监测,获得相对湿度环境与最终平衡重量的对应关系,最后分别在65°C以及高放废物地质处置工程围岩预设最高温度90°C条件下完成试样干燥过程,获得干燥试样并分析了不同干燥温度对孔隙率结果的影响.基于测试结果,分析了相对湿度条件与饱和度的对应关系,获得水分特征曲线数据.同时分别测试了van Genuchten模型和双孔隙模型的适用性,并建议采用双孔隙模型描述花岗岩的水分特征曲线.

摘要： 为了研究灌区区域土壤分形维数与土壤特征参数之间的关系,寻求一种土壤特征参数推求的间接方法,本研究对灌区22个土壤监测点的110个土壤样本进行基本特征参数及水分特征曲线模型分析,推求了不同土壤类型的土壤颗粒分形与孔隙分形维数.分析了颗粒分形、孔隙分型维数与土壤颗粒含量及水分特征曲线模型参数间的关系.建立灌区不同土壤质地类型的颗粒分形维数、水分特征曲线分型维数与土壤颗粒含量的关系模型,为研究区域土壤性质和相关参数推求提供了一种简捷的方法,具有较高的理论意义和实际应用价值.

摘要： 本文通过解放闸灌域22个土壤水盐监测点110个土壤样本的采样分析,对区域土壤特征参数(容重、颗粒组成、有机质、电导值、水分特征曲线参数等)进行了分析与评价.利用土壤样本的水分特征曲线试验结果,建立了Brooks-Corey模型和Van Genuchten模型;利用多元回归模型建立不同土壤类型的特征参数与土壤水分特征曲线模型参数之间的土壤转换函数模型,通过模型的检验,认为利用土壤基本特征参数建立的多元回归转换函数模型,具有较好的精度,可以用于河套灌区区域土壤水分特征曲线模型的建立,为灌区土壤特征分析和参数确定提供了便利,为今后灌区水盐动态模拟与水土资源评价奠定了基础,具有较高的应用价值.

摘要： 本文以黄河下游堤防非饱和土的试验为基础,介绍了由压力平板仪法取得的土体水分特征曲线和非饱和渗透系数的试验结果和规律,初步得到了土体的非饱和渗透特性与土体基本特性(干密度、孔隙性、密实度等)之间的对应关系,研究成果能很好地反映黄河下游堤防非饱和土体的实际情况。

摘要： 实验室内确定非饱和土的力学性质有许多限制,土体结构可以用分形理论确定,分形理论能很好地表示了土体的孔隙分布,根据土体孔隙分布的分形模型导出了非饱和土的水分特征曲线、渗透系数、扩散系数和剪切强度的表达式,并与已经有的经验公式和试验数据进行了比较,验证了本文中的理论结果.

摘要： 基于T.N.Narasimhan的理论,研究了大型复杂工程问题的三维饱和-非饱和瞬变流数值模型,编制了相应的计算机程序.成功地对占地1.1km×1.0km×72m的大型不规则域-上冶峪干贮灰场进行了历时87天的饱和-非饱和瞬变流数值模拟,演绎了场内粉煤灰体的含水率、饱和度和孔隙水压力在洪水、降雨、排渗和蒸发等作用下,随时间变化的规律过程.同时,还进行了特殊工程材料-粉煤灰的水分特征曲线和粉煤灰非饱和渗透系数K(h)的试验.

摘要： 本发明公开了一种基于土中水分蒸发曲线预测土‑水特征曲线VG模型的方法，利用室内干燥蒸发试验获取土体在N个不同且已知初始干密度下蒸发质量含水率w0随蒸发时间t变化的N条蒸发曲线‑在N个已知干密度下根据实验数据获取N条土‑水特征曲线‑基于经典土‑水特征曲线模型的Van Genuchten模型进行拟合得到N组拟合参数aec、mec、nec、aswcc、mswcc、nswcc‑建立土‑水特征曲线参数的预测模型。用蒸发曲线来预测土‑水特征曲线，可以减少试验测量两者曲线的工作量，使试验难度大大降低，从而更加有效地的预测土‑水特征曲线，进而更方便的研究非饱和土工程性质。

摘要： 本发明公开了一种基于土中水分蒸发曲线预测土‑水特征曲线VG模型的方法，利用室内干燥蒸发试验获取土体在N个不同且已知初始干密度下蒸发质量含水率w0随蒸发时间t变化的N条蒸发曲线‑在N个已知干密度下根据实验数据获取N条土‑水特征曲线‑基于经典土‑水特征曲线模型的Van Genuchten模型进行拟合得到N组拟合参数aec、mec、nec、aswcc、mswcc、nswcc‑建立土‑水特征曲线参数的预测模型。用蒸发曲线来预测土‑水特征曲线，可以减少试验测量两者曲线的工作量，使试验难度大大降低，从而更加有效地的预测土‑水特征曲线，进而更方便的研究非饱和土工程性质。

摘要： 本发明涉及农业水土工程技术领域，是一种精确测量低持水能力多孔介质水分特征曲线的实验方法，包括以下步骤：准备测量实验装置；将多孔介质浸泡在水中致饱和，多次称量、计算其平均饱和含水量；从玻璃漏斗上封口处注水，至玻璃漏斗内的液面恰好至多孔板的上表面；将多孔介质放入多孔板上，保证接触面无气泡产生；保持通气管畅通，橡皮管夹Ⅰ打开，将橡胶塞塞紧玻上封口，在测压管上标记初始平衡状态的液面位置；后用橡皮管夹Ⅰ关闭通气孔；调节测压管的高度，降低一定距离并记录下降高度，开始多孔介质的脱湿测定过程等，本发明所提供的实验方法,操作方法简便,可用于精确测定低持水多孔介质的水分特征曲线,经济实用。

摘要： 本发明涉及水土特征技术领域，尤其涉及基于盐溶液法测定干湿交替条件下土壤水分特征曲线的装置与方法，包括底座，所述底座的上端面固定安装有连接箱，所述连接箱的上端活动安装有箱体，所述箱体的内侧顶面通过升降机构活动安装有土槽，所述底座的上端面开设有若干个滑槽，每个所述滑槽内滑动插装有若干个储存格，所述储存格数量为若干个且呈阵列排布，位于前后方的储存格分别对应活动穿过连接箱的前后端面，本发明可以对不同饱和盐溶液的更换，既可以进行不同次数的干湿循环也可进行不同强度的干湿循环，也可以进行干湿循环处理前后土样土水特征曲线的测定，装置具有多种用途且操作简便。

摘要： 本发明涉及一种土壤水分特征曲线与非饱和渗透系数测定装置及方法，该装置包括用以放置待测土样的样品容器、称重件、以及用以测量待测土样负压的负压测量系统；该方法包括首先对待测土样进行饱水处理及测得初始质量及负压，随后使待测土样蒸发失水并测得该过程中待测土样的失水量及负压，最后对待测土样进行烘干并测得烘干后的质量，并结合白金汉‑达西公式得到待测土样的土壤水分特征曲线与非饱和渗透系数。本发明涉及的装置结构简单，方法便于实现，且成本低，测得的结果精准可靠。

摘要： 本发明公开了一种基于水分特征曲线的农田智能化灌溉系统及方法，该方法包括：测定土壤的水分特征曲线；基于测定的水分特征曲线，确定适合种植植物生长的土壤水分含量所对应的土壤基质吸力范围；在农田中埋设土壤水分张力计，利用土壤水分张力计对农田土壤的土壤基质吸力进行实时测量，并将测量得到的土壤基质吸力数据发送至电脑，电脑对接收到的土壤基质吸力数据做分析并与土壤基质吸力范围作对比，进而控制灌溉执行单元的启停，将农田的土壤基质吸力限定在第二步确定的范围内。本发明采用基于土壤水分特征曲线原理进行农田灌溉，对于推进农田水利建设和实现田间灌溉精量可控，改善田间灌水控制设施和提高灌水控制技术具有重要意义。

摘要： 固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks‑Corey模型的方法，本发明涉及一种固定参数值拟合土壤水分特征曲线Brooks‑Corey模型方程的方法，属于土壤学领域。固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks‑Corey模型的方法如下：将式子hd＝2.718(kPa)和λ＝0.225带入式子中，即得固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线。针对现有水分特征曲线获取方法的不足之处和生产实际情况，本发明采用λ和hd为固定值的方法拟合10～100kPa吸力段Brooks‑Corey方程，达到了缩短实验时间、降低成本的目的。

摘要： 本实用新型公开了一种适用于压力膜仪测定水分特征曲线的压土仪，属于土壤采集技术领域，其技术要点包括仪器座、待测土放置桶、压土接触件及压力膜仪放样环；所述压力膜仪放样环的一侧与仪器座卡合，且压力膜仪放样环另一侧与待测土放置桶卡合，所述待测土放置桶的一端与仪器座卡合，且待测土放置桶的另一端与压土接触件卡合。该实用新型，在压力膜仪水分特征曲线测定的土壤样品填装过程中，可以提高土样填装的规范性，统一填装过程，提高填装质量，并且待测土壤可以较为平整、紧实的定位在压力膜仪放样环内，从而提高实验精度，且该实用新型的使用有效提高了填装效率，并且按压使用更加轻松方便。

摘要： 本实用新型涉及农业水利工程领域，特别涉及一种土壤水分特征曲线测量仪，包括探头、导压装置、压力采集装置、差压测量装置，探头为多孔介质的陶土头，导压装置包括导压管，内管为软管，外管为伸缩硬管，内管的端部连接有软管连接器，软管连接器的凸沿与外管的端部连接，内管的一端通过连接结构与探头连接，压力采集装置包括压力采集管，其一端通过连接结构与导压管背离探头的一端连接，另外一端连接有进水开关，压力采集管上设置有测量端口，测量端口连接有差压测量装置，本实用新型通过设置导压管与探头连接，探头与土壤内水进行交换的过程中，导压管内的体积随之变化，通过差压测量装置实时测量管内的体积变化，使得测量结果更加精准。

摘要： 本实用新型公开了基于土壤水分特征曲线测定土壤团聚体稳定性的测定装置。该装置由进水系统，测定系统和置物系统三个部分组成。水溶液由进水系统控制以不同的速率进入到测定系统中，通过对土壤表面施加不同张力得到基质势与含水量的对应关系绘制水分特征曲线，再通过公式量化不同速率下土壤水分特征曲线的差异得到土壤团聚体稳定性指数。该实用新型将原有的理论设想转变为现实，并将其改进为一体化装置，增加了高能水分特征曲线法应用的便利性，促进该方法的广泛利用。