多因素影响下膜孔灌单向交汇入渗特性

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作者 樊倩雯 费良军 +3 位作者 康守旋 彭有亮 孙云翔 刘念 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期633-640,共8页

为研究膜孔直径、膜孔间距、土壤初始体积含水率、入渗水头4个因素对膜孔灌单向交汇入渗特性的影响,通过室内土箱入渗试验资料来验证HYDRUS-3D模拟膜孔灌单向交汇入渗过程的可靠性,用HYDRUS-3D模拟不同膜孔直径、膜孔间距、土壤初始体... 为研究膜孔直径、膜孔间距、土壤初始体积含水率、入渗水头4个因素对膜孔灌单向交汇入渗特性的影响,通过室内土箱入渗试验资料来验证HYDRUS-3D模拟膜孔灌单向交汇入渗过程的可靠性,用HYDRUS-3D模拟不同膜孔直径、膜孔间距、土壤初始体积含水率、入渗水头条件下的单向交汇入渗过程,分析各因素耦合条件下单向交汇入渗规律,分别建立了各影响因素与单位膜孔面积累积入渗量、交汇时间、交汇面面积之间的经验模型.结果表明:4个因素对单位膜孔面积累积入渗量的影响程度从大到小依次为膜孔直径、土壤初始体积含水率、膜孔间距、入渗水头;对膜孔交汇入渗交汇发生时间的影响程度从大到小依次为膜孔间距、膜孔直径、土壤初始体积含水率、入渗水头;对入渗结束时交汇面湿润体面积的影响程度从大到小依次为膜孔直径、膜孔间距、土壤初始体积含水率、入渗水头.该研究结果可为确定最优膜孔灌技术要素组合提供理论依据. 展开更多

关键词 膜孔灌 HYDRUS-3D 单向交汇 多因素 入渗特性

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基于Green-Ampt的膜孔灌三维入渗模型建立与验证 被引量：5

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作者 费良军 康守旋 +3 位作者 聂卫波 钟韵 姜瑞瑞 陈琳 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第20期69-75,共7页

在膜孔灌入渗方面研究中的入渗模型缺少明确的物理意义,针对这一问题,该文以一维Green-Ampt公式为基础进行探讨。对公式中概化湿润锋为平面的假设条件进行深化讨论,结合膜孔灌三维入渗特点,建立了包含膜孔直径、表征导水率和湿润锋面水... 在膜孔灌入渗方面研究中的入渗模型缺少明确的物理意义,针对这一问题,该文以一维Green-Ampt公式为基础进行探讨。对公式中概化湿润锋为平面的假设条件进行深化讨论,结合膜孔灌三维入渗特点,建立了包含膜孔直径、表征导水率和湿润锋面水吸力的膜孔灌入渗模型,利用室内入渗试验和以不同土壤质地(典型砂壤土、典型壤土和典型粉壤土)的Hydrus-2D软件数值模拟结果对其进行验证。结果表明:试验观测和数值模拟得到的单位面积累积入渗量随时间的变化规律与模型计算得出的结果一致,二者均方根误差和平均绝对误差接近于0,偏差百分比小于10%,数值相差不大;由模型计算得出的概化湿润锋由试验及模拟结果在入渗前期相差很小,在入渗后期差别逐渐变大;另外,相较于水平方向,垂直方向的概化湿润锋计算结果更加接近试验观测值和数值模拟值。建立的模型可为准确计算膜孔灌累积入渗量、预测湿润锋形状提供依据。 展开更多

关键词 数值分析 入渗 土壤 膜孔灌 GREEN-AMPT模型 湿润锋

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浑水颗粒级配对一维入渗规律及致密层形成特性的影响 被引量：6

3

作者 康守旋 费良军 +2 位作者 钟韵 刘利华 姜瑞瑞 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期222-227,共6页

为探明浑水不同泥沙颗粒级配对入渗规律及致密层形成特性的影响,通过室内土柱垂直入渗试验,选取4种不同物理性黏粒含量的泥沙(5.59%,9.87%,18.43%,39.43%),研究落淤层厚度、湿润锋运移距离、累积入渗量随入渗时间变化特征,并测定落淤层... 为探明浑水不同泥沙颗粒级配对入渗规律及致密层形成特性的影响,通过室内土柱垂直入渗试验,选取4种不同物理性黏粒含量的泥沙(5.59%,9.87%,18.43%,39.43%),研究落淤层厚度、湿润锋运移距离、累积入渗量随入渗时间变化特征,并测定落淤层和入渗结束后不同深度(0—1,1—2 cm土层)土壤的颗粒级配。结果表明:浑水泥沙中物理性黏粒含量越大,落淤层厚度越大;同一入渗时刻湿润锋运移距离和单位面积累积入渗量随物理性黏粒含量的增大而减小。落淤层厚度随时间变化符合幂函数关系(R2>0.9),拟合系数随着物理性黏粒含量的增大而减小,而拟合参数在0.50上下变化。不同物理性黏粒含量下落淤层与入渗泥沙颗粒组成相似,2 cm入渗深度处土壤颗粒组成与原土壤类似;1 cm入渗深度处土壤<2 mm细颗粒含量较原土壤变大,随着物理性黏粒含量的变大,各处理分别增加4.29%,4.92%,7.96%及16.30%。研究结果可为进一步探究浑水入渗形成致密层特性提供理论依据。 展开更多

关键词 浑水 颗粒级配 入渗 致密层

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肥液浓度对浑水膜孔灌多点源入渗水氮运移的影响 被引量：12

4

作者 康守旋 费良军 +1 位作者 姜瑞瑞 钟韵 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期156-161,共6页

为了探究浑水膜孔灌多点源入渗多向交汇下水氮运移特性,利用浑水膜孔灌入渗装置进行了室内试验,研究了不同肥液浓度(0,1,2,3,4 g/L)的硝酸铵钙溶液对浑水膜孔灌多向交汇入渗规律、单向交汇和多向交汇发生时间、膜孔中心和各交汇点(植株... 为了探究浑水膜孔灌多点源入渗多向交汇下水氮运移特性,利用浑水膜孔灌入渗装置进行了室内试验,研究了不同肥液浓度(0,1,2,3,4 g/L)的硝酸铵钙溶液对浑水膜孔灌多向交汇入渗规律、单向交汇和多向交汇发生时间、膜孔中心和各交汇点(植株交汇中心、行间交汇中心和4点源交汇中心)垂直方向的含水率和NO3-—N的分布规律等的影响。结果表明:各肥液浓度下膜孔单位面积累积入渗量与入渗时间呈幂函数关系,入渗参数a随肥液浓度的增大而减小,入渗参数b随肥液浓度的增大而增大;随着肥液浓度的增加,单向交汇和多向交汇发生时间均提前;10 cm土层深度处,肥液入渗各中心含水率较0 g/L处理分别增加10.42%,13.94%,16.38%,24.74%;各中心垂直方向含水率随土壤深度呈现不同的变化规律;NO3-—N在土壤上层分布均匀,而在湿润锋处出现峰值;4点源交汇中心处NO3-—N含量高于其他3个中心。研究结果可为浑水膜孔灌的技术研究奠定科学基础。 展开更多

关键词 浑水入渗 膜孔灌 多点源入渗 水氮运移

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多因素作用下浑水入渗对土壤导水特性的影响 被引量：1

5

作者 康守旋 费良军 +3 位作者 钟韵 赵彭辉 杨震 樊倩雯 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期83-90,共8页

浑水土壤入渗具有复杂的上边界变化过程,其上边界导水能力的变化规律是研究浑水土壤入渗特性的重要基础。为研究浑水入渗形成致密层过程中导水率的变化情况,该研究进行了17组(9组正交试验处理,8组用于模型验证)浑水饱和土柱入渗试验,通... 浑水土壤入渗具有复杂的上边界变化过程,其上边界导水能力的变化规律是研究浑水土壤入渗特性的重要基础。为研究浑水入渗形成致密层过程中导水率的变化情况,该研究进行了17组(9组正交试验处理,8组用于模型验证)浑水饱和土柱入渗试验,通过对试验结果进行多元回归构建多因素(浑水含沙率、黏粒含量及入渗时间)影响下砂土导水率动态模型;并结合浑水饱和土柱入渗特性进行合理假设,分别建立浑水砂壤土和粉壤土饱和土柱导水率动态模型并进行验证。结果表明:浑水含沙率、黏粒含量及入渗时间对砂土导水率影响极显著(P<0.01),入渗时间为砂土影响导水率变化的主要因素,其次为含沙率和黏粒含量;建立的砂土导水率动态模型决定系数为0.853,均方根误差为0.004 cm/min,表明该模型可客观反映各因素与导水率之间的关系;模型验证试验结果中均方根误差小于0.01 cm/min,相对误差绝对值均值小于7%,说明该导水率动态模型可靠性较高;砂壤土和粉壤土导水率动态模型决定系数分别为0.912和0.930,均方根误差分别为2×10^(−3)和5×10^(−5) cm/min;模型验证中均方根误差小于0.01 cm/min,相对误差绝对值小于17%,表明模型计算值与实测值的一致性较好。研究结果有助于揭示浑水土壤入渗规律,为进一步探明浑水入渗过程及致密层阻渗机理提供理论依据。 展开更多

关键词 入渗 土壤 模型 浑水 导水率 多因素

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土壤初始含水率对膜孔灌湿润体特征的影响 被引量：15

6

作者 介飞龙 费良军 +2 位作者 钟韵 刘利华 康守旋 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第14期174-181,共8页

为了研究膜孔灌中土壤初始含水率对湿润体特征及累积入渗量的影响,首先通过室内试验验证HYDRUS模拟西安粉壤土膜孔灌湿润体形状以及含水率分布的可靠性,然后基于HYDRUS模型模拟在不同初始含水率条件下膜孔灌湿润体的变化过程。结果表明... 为了研究膜孔灌中土壤初始含水率对湿润体特征及累积入渗量的影响,首先通过室内试验验证HYDRUS模拟西安粉壤土膜孔灌湿润体形状以及含水率分布的可靠性,然后基于HYDRUS模型模拟在不同初始含水率条件下膜孔灌湿润体的变化过程。结果表明:基于HYDRUS模型模拟的累积入渗量和湿润锋运移距离与室内试验结果的R^2均接近1,标准偏差绝对值均小于10%,拟合良好,表明HYDRUS模型模拟入渗过程的可靠性。膜孔灌湿润锋形状可采用椭圆方程表示。当初始含水率较小(不大于0.1 cm^3/cm^3)时,湿润体半径的含水率分布可采用椭圆方程表示;从膜孔中心到湿润锋表面,随着初始含水率的增大,湿润体内的含水率梯度减小,湿润体半径的含水率分布曲线由椭圆曲线逐渐转变为平缓曲线。基于湿润体含水率分布规律建立了考虑初始含水率的累积入渗量模型,累积入渗量与湿润体半径的三次方呈正比,湿润体半径可表示为湿润锋水平运移距离和垂向运移距离的几何平均值;对于不同的膜孔半径(1~5cm),模型计算累积入渗量与HYDRUS模拟值的R^2为0.99,标准偏差绝对值小于10%;对于粉土、粉壤土和壤土,当初始体积含水率不大于0.25 cm^3/cm^3算累积入渗量与HYDRUS模拟值的R^2为0.99,标准偏差绝对值小于10%,结果表明该模型对不同土壤质地和膜孔半径的适用性良好;该模型在计算作物灌水需求量方面优于Kostiacov模型等传统的经验模型。该研究揭示了不同初始含水率下的膜孔灌湿润体特征,并建立了累积入渗量模型,可为膜孔灌灌溉水量的计算提供参考依据。 展开更多

关键词 入渗 含水率 土壤 膜孔灌 湿润体 HYDRUS

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浑水膜孔灌入渗特性与致密层形成特性 被引量：5

7

作者 钟韵 费良军 +4 位作者 朱士江 康守旋 刘利华 郝坤 介飞龙 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期238-246,254,共10页

水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别,为揭示浑水灌溉的节水减渗机制,通过浑水膜孔灌自由入渗室内试验,以清水入渗为对照,研究了浑水膜孔灌入渗能力、湿润锋运移距离、湿润体含水率、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等随入渗时间的... 水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别,为揭示浑水灌溉的节水减渗机制,通过浑水膜孔灌自由入渗室内试验,以清水入渗为对照,研究了浑水膜孔灌入渗能力、湿润锋运移距离、湿润体含水率、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等随入渗时间的变化规律,提出了土壤含水率与湿润锋运移距离之间的量化模型,分别建立了落淤层厚度与入渗时间、滞留层的滞留量与滞留深度之间的关系。结果表明:浑水泥沙对土壤水分入渗的影响较大,在入渗结束时浑水较清水的累积入渗量减幅达27.83%;土壤含水率从膜孔中心到湿润锋面逐渐减小,其减小的速率逐渐增大,湿润体半径方向的土壤含水率分布服从椭圆曲线分布。落淤层土壤细颗粒相对含量较浑水泥沙少,其物理性黏粒含量显著低于浑水泥沙。从土壤表面到6 cm入渗土层深度为浑水膜孔灌入渗滞留层,滞留层土壤细颗粒含量较原土壤增多,随着入渗土层深度的增大,土壤颗粒组成与原土壤差异逐渐减少,泥沙细颗粒滞留量随着滞留层深度的增大而减小。 展开更多

关键词 浑水 膜孔灌入渗 致密层 含沙率 泥沙颗粒级配组成

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多因素浑水膜孔灌入渗特性分析 被引量：5

8

作者 姜瑞瑞 费良军 +2 位作者 傅渝亮 康守旋 刘腾 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期415-420,共6页

主要选取土壤容重、土壤初始含水率、膜孔直径和浑水含沙率4个影响因素,研究多个因素综合作用下的浑水膜孔灌单点源入渗特性及分析各因素的敏感性.试验采用正交设计,利用SPSS软件进行多元回归分析,对4个因素影响下的单位膜孔面积累积入... 主要选取土壤容重、土壤初始含水率、膜孔直径和浑水含沙率4个影响因素,研究多个因素综合作用下的浑水膜孔灌单点源入渗特性及分析各因素的敏感性.试验采用正交设计,利用SPSS软件进行多元回归分析,对4个因素影响下的单位膜孔面积累积入渗量进行了回归分析,拟合决定系数R=0.98,表明各影响因素均对浑水膜孔灌单点源入渗有一定影响.利用相对值法分析了各因素入渗参数对单位膜孔累积入渗量的影响程度,且显著程度由大到小依次为膜孔直径、土壤容重、土壤初始含水率、浑水含沙率;利用敏感性指标判断得出在同一入渗时间,各影响因素越大对浑水膜孔灌单点源入渗速率的影响越弱. 展开更多

关键词 浑水膜孔灌 多因素 单点源入渗 敏感性 显著程度

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残膜量对膜孔灌土壤水氮运移特性的影响 被引量：3

9

作者 刘大有 费良军 +4 位作者 康守旋 刘利华 陈琳 郝琨 张全菊 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期320-327,共8页

为探究土壤残膜量对膜孔灌肥液入渗土壤水氮运移特性的影响,通过室内土箱模拟试验设置0,90,180,360,720 kg/hm^(2)的5个残膜量水平,分析不同残膜量下膜孔灌肥液入渗累积入渗量、湿润锋运移距离、湿润体特征和水氮分布规律。结果表明:残... 为探究土壤残膜量对膜孔灌肥液入渗土壤水氮运移特性的影响,通过室内土箱模拟试验设置0,90,180,360,720 kg/hm^(2)的5个残膜量水平,分析不同残膜量下膜孔灌肥液入渗累积入渗量、湿润锋运移距离、湿润体特征和水氮分布规律。结果表明:残膜对膜孔灌肥液入渗具有阻渗作用,残膜土累积入渗量较无残膜土减少10.63%~30.77%,Kostiakov模型对残膜土单位膜孔面积累积入渗量与入渗时间有较好地拟合效果;入渗前30 min,不同残膜量的垂直湿润锋运移距离差异不显著,随着入渗时间推进,残膜量与湿润锋运移距离、湿润体体积呈负相关关系。入渗结束时,含残膜土湿润体体积减小18.09%~41.96%。垂直湿润锋距离、湿润体体积与入渗时间均呈显著的幂函数关系,R~2均>0.98;除膜孔中心处,相同位置含残膜的土壤含水率低于无残膜,30%高含水率区域减小。湿润体内同一深度土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量随残膜量增加而减小,减小幅度为4.20%~16.27%。研究结果可为残膜土下膜孔灌技术提供理论参考。 展开更多

关键词 残膜量 膜孔灌 入渗 湿润体 水氮运移

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浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响 被引量：2

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作者 钟韵 费良军 +2 位作者 朱士江 何军 康守旋 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期602-609,共8页

水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别,为揭示浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响,通过室内一维垂直入渗试验,以清水入渗为对照,设置了4个浑水含沙率水平(3%、6%、9%、12%),研究了浑水含沙率对一维垂直入渗能力、... 水中带沙是浑水灌溉较清水灌溉的本质区别,为揭示浑水含沙率对一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响,通过室内一维垂直入渗试验,以清水入渗为对照,设置了4个浑水含沙率水平(3%、6%、9%、12%),研究了浑水含沙率对一维垂直入渗能力、湿润锋运移距离、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等的影响,分别提出了以浑水含沙率和入渗历时为自变量的累积入渗量模型和湿润锋运移距离模型,建立了不同含沙率的浑水一维垂直入渗落淤层厚度与入渗历时之间的关系。结果表明:浑水累积入渗量、入渗率和湿润锋运移距离均随含沙率的增加而减小,而落淤层厚度随浑水含沙率的增加而增大;入渗初期(0~20 min)的落淤层厚度较小,入渗中期(20~130 min)的落淤层厚度增加较快,而其厚度增加速率逐渐变小,入渗后期的落淤层厚度稳定增加;随着浑水含沙率的增大,滞留现象越明显,落淤层细颗粒相对含量越少,粗颗粒相对含量越多;滞留层细颗粒相对含量随着含沙率的增加而增多,其物理性黏粒含量显著高于原土壤,特别是在入渗深度为0~1 cm处。 展开更多

关键词 浑水含沙率 一维垂直入渗 入渗特性 致密层 土壤颗粒组成

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浑水膜孔灌多向交汇入渗湿润体特征数值研究 被引量：6

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作者 姜瑞瑞 费良军 康守旋 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期190-195,共6页

为了研究浑水膜孔灌不同膜孔直径对多点源交汇入渗湿润体特征的影响,设置4种不同大小的膜孔直径,通过室内试验,在膜孔灌入渗方式下,测量不同膜孔直径多向交汇湿润体特征的变化过程。结果表明:膜孔直径越大,相同入渗时间内水平和垂直湿... 为了研究浑水膜孔灌不同膜孔直径对多点源交汇入渗湿润体特征的影响,设置4种不同大小的膜孔直径,通过室内试验,在膜孔灌入渗方式下,测量不同膜孔直径多向交汇湿润体特征的变化过程。结果表明:膜孔直径越大,相同入渗时间内水平和垂直湿润锋运移距离越大;自由入渗剖面,水平和垂直湿润锋运移距离均与入渗时间符合幂函数模型,运移参数随膜孔直径的增大而增大,运移指数则减小;交汇剖面水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间符合对数函数模型;随着膜孔直径的增大,膜孔周围土壤含水率均接近土壤饱和含水率,其他相同位置土壤含水率增大,发生单向交汇和多向交汇的时间逐渐减小;浑水膜孔灌湿润体内灌水均匀系数均大于90%,灌水均匀度非常高。 展开更多

关键词 浑水膜孔灌 多向交汇入渗 湿润体 膜孔直径

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浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成及分形特征的影响

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作者 钟韵 费良军 +2 位作者 朱士江 何军 康守旋 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期184-190,共7页

为探明浑水灌溉条件下泥沙对土壤结构的影响,通过浑水膜孔灌自由入渗室内试验,设置4种典型泥沙颗粒级配组成(以粒径小于0.01 mm的物理性黏粒含量d_(0.01)量化,9.87%、20.48%、28.68%、37.39%)和2种浑水含沙率(3%、12%),共8个处理,研究... 为探明浑水灌溉条件下泥沙对土壤结构的影响,通过浑水膜孔灌自由入渗室内试验,设置4种典型泥沙颗粒级配组成(以粒径小于0.01 mm的物理性黏粒含量d_(0.01)量化,9.87%、20.48%、28.68%、37.39%)和2种浑水含沙率(3%、12%),共8个处理,研究浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成及其分形特征的影响。结果表明:浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成影响较大,落淤层土壤细颗粒相对含量均低于浑水泥沙,其随着浑水含沙率和d_(0.01)的增加而增加;滞留层土壤颗粒组成与落淤层相反,细颗粒相对含量均高于原土壤,其随着浑水含沙率和d_(0.01)的增加而显著增加;浑水含沙率和d_(0.01)两者的交互作用对滞留层各深度的土壤黏粒和砂粒相对含量影响也均显著。滞留层土壤颗粒分形维数均大于原土壤的分形维数,在0~2 cm范围两者差异最大,随着入渗土层深度的增大,土壤分形维数增加越少;相同土层深度,分形维数随着浑水含沙率和d_(0.01)的增加而增大。 展开更多

关键词 浑水 膜孔灌入渗 含沙率 泥沙颗粒级配组成

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