土壤入渗性能自动测量系统原理与应用研究 被引量：8

1

作者 张雅楠 黄兴法 +1 位作者 毛丽丽 刘汗 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期99-104,共6页

土壤入渗性能对水资源转换利用、农业水管理等方面有着十分重要的作用。该文运用机器视觉及数字图像处理技术,开发了一套以线源入流方法为基础的土壤入渗性能自动测量系统。完成了对该系统的硬件设计、组集和系统软件的开发。利用数字... 土壤入渗性能对水资源转换利用、农业水管理等方面有着十分重要的作用。该文运用机器视觉及数字图像处理技术,开发了一套以线源入流方法为基础的土壤入渗性能自动测量系统。完成了对该系统的硬件设计、组集和系统软件的开发。利用数字摄像头对表征土壤入渗性能变化过程的线源水流在地表的推进过程进行实时采集截取图片,并对图片进行处理和分析,提取水流在地表推进过程中的湿润面积。根据测量土壤入渗性能的线源入流方法中的数学模型自动计算土壤水入渗率,并实时显示入渗性能曲线的变化过程。采用该系统进行了土壤入渗性能的室内验证试验,取得很好的效果,系统实现了实时测量、后台计算、实时显示土壤入渗性能曲线,结果表明测量误差为5.27%,说明了该测量系统的合理性和准确性。为土壤入渗性能的高效、自动化测量提供了工具。 展开更多

关键词 入渗性能 自动测量 图像处理 机器视觉

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用毛细吸渗原理快速测量土壤田间持水量的研究 被引量：60

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作者 江培福 雷廷武 +3 位作者 刘晓辉 武阳 李鑫 王全九 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1-5,共5页

田间持水量是衡量田间土壤保持水分能力的重要指标,视为对作物有效的土壤水分的上限,对农田灌溉和作物水分管理具有十分重要意义。该研究提出了能快速测量土壤田间持水量的新型毛细吸渗法。该方法以田间持水量为无地下水影响下土壤基质... 田间持水量是衡量田间土壤保持水分能力的重要指标,视为对作物有效的土壤水分的上限,对农田灌溉和作物水分管理具有十分重要意义。该研究提出了能快速测量土壤田间持水量的新型毛细吸渗法。该方法以田间持水量为无地下水影响下土壤基质所能吸持的最大含水量为物理基础,设计了一套满足田间持水量要求的实验方法、装置和程序,采用5种不同土壤测量了其田间持水量,并与用威尔科克斯法测量得到的田间持水量进行了对比。结果表明:所提出的新型测量方法,无论是基本原理还是室内试验均可行。与威尔科克斯法相比,其测量值略微偏小;两种测量值相关性很好,相差约为9%,产生这种现象的原因主要是土壤的吸湿过程与脱湿过程中土壤含水率的滞后所致。与传统的测量方法相比,该方法可大大缩短测量时间,具有利用前景。 展开更多

关键词 田间持水量 测量方法 毛细吸渗法 土壤含水率 滞后现象

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土壤入渗性能的线源入流测量方法研究 被引量：27

3

作者 雷廷武 毛丽丽 +3 位作者 李鑫 刘汗 黄兴法 张亚楠 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期1-5,共5页

土壤的入渗性能决定了雨水或灌溉水转换为土壤水、在地表形成径流的数量和引发土壤侵蚀的能量,因而在实践中有很重要的价值。该文提出了一种测量(坡地)土壤入渗能力的方法以及相应的计算模型,设计并构建了完整的测量仪器系统,用数码相... 土壤的入渗性能决定了雨水或灌溉水转换为土壤水、在地表形成径流的数量和引发土壤侵蚀的能量,因而在实践中有很重要的价值。该文提出了一种测量(坡地)土壤入渗能力的方法以及相应的计算模型,设计并构建了完整的测量仪器系统,用数码相机记录水流在地表的湿润面积随时间变化的过程,由此推导得到了计算土壤入渗性能的数学模型,并进行了室内试验。结果表明:水流推进面积、土壤入渗性能与时间均具有很好的幂指数相关关系。采用入渗量和供水量对比的方法,计算出上述试验的测量误差为6.1%,说明该方法具有较高精度。研究结果证实了测量方法、计算模型和试验方法的合理性,该方法简单、省时、省水,对土表要求较低,对野外有较强的适应能力,为今后的进一步研究提供理论依据。 展开更多

关键词 入渗性能 测量方法 模型 径流

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产流积水法测量降雨侵蚀影响下坡地土壤入渗性能 被引量：13

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作者 雷廷武 潘英华 +3 位作者 刘汗 赵晓芬 詹卫华 袁建平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期7-11,共5页

坡地土壤降雨入渗性能与下垫面对降雨的再分配过程密切相关。该文提出了测量坡地降雨条件下土壤入渗能力的产流积水法。由水量平衡原理,根据径流在坡面上推进的过程和积水情况下积水深度随时间变化的过程,推导得到了计算土壤入渗性能的... 坡地土壤降雨入渗性能与下垫面对降雨的再分配过程密切相关。该文提出了测量坡地降雨条件下土壤入渗能力的产流积水法。由水量平衡原理,根据径流在坡面上推进的过程和积水情况下积水深度随时间变化的过程,推导得到了计算土壤入渗性能的数学模型。采用两种工况:1)雨强为60 mm/h、坡度5°、径流面与入渗面长度比为1∶2;2)雨强30 mm/h、坡度20°、径流面与入渗面长度比为1∶1。进行室内试验,计算得到了两种工况的入渗性能曲线。分析了这种新型测量方法和计算模型的合理性。将时段降雨量和累计入渗量进行对比,估计了两种工况的测量误差。该方法可以克服传统的降雨器和双环入渗仪方法的不足,用于测量坡地降雨、径流、土壤侵蚀等因素影响下的整个降雨入渗性能过程曲线。为相关研究提供有力的工具。 展开更多

关键词 产流 积水 入渗 降雨 侵蚀 模型

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用水平土柱与Green-Ampt模型方法测量土壤入渗性能的原理与误差 被引量：19

5

作者 毛丽丽 张心平 +2 位作者 雷廷武 刘汗 史晓楠 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期6-10,共5页

土壤入渗是自然界水循环中的一个重要环节。研究提出了一种新的方法,根据水量/物质平衡原理和水平土柱中土壤剖面含水率分布所遵循的Green-Ampt模型中的活塞假定,测量和计算土壤入渗性能。用天然容重下的风干砂壤土,通过室内水平土柱试... 土壤入渗是自然界水循环中的一个重要环节。研究提出了一种新的方法,根据水量/物质平衡原理和水平土柱中土壤剖面含水率分布所遵循的Green-Ampt模型中的活塞假定,测量和计算土壤入渗性能。用天然容重下的风干砂壤土,通过室内水平土柱试验,说明了获取数据的实验方法、过程,并利用提出的数学模型计算得到土壤入渗性能曲线。利用测量得到的土壤入渗性能回归计算得到的入渗水量分别与实际供水量和由土壤含水率的实际分布计算得到的入渗水量进行对比,得到相对误差分别为11.5%、15.89%,而实际供水量与由土壤含水率实际分布计算得到的水量之间的相对误差只有1.02%,说明了该方法的测量精度以及方法精度有进一步提高的可能性。该方法与传统的土壤入渗率测量方法相比,可以测量出土壤初始很高的入渗率,而且试验操作简单,省水,省时,为相关研究提供了有力的工具。 展开更多

关键词 入渗性能 测量方法 Green—Ampt模型 水平土柱

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WEPP模型中细沟可蚀性参数估计方法误差的理论分析 被引量：21

6

作者 雷廷武 张晴雯 +3 位作者 姚春梅 闫丽娟 刘汗 杨超 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期9-12,共4页

细沟土壤侵蚀在坡面土壤侵蚀占有重要地位。土壤可蚀性参数是WEPP模型中计算预报/计算细沟土壤侵蚀中极其重要的参数。WEPP模型现在采用的可蚀性参数是用长的细沟/径流小区试验以细沟侵蚀产沙估计得到的最大可能剥蚀率为基础获得的。该... 细沟土壤侵蚀在坡面土壤侵蚀占有重要地位。土壤可蚀性参数是WEPP模型中计算预报/计算细沟土壤侵蚀中极其重要的参数。WEPP模型现在采用的可蚀性参数是用长的细沟/径流小区试验以细沟侵蚀产沙估计得到的最大可能剥蚀率为基础获得的。该文分析了细沟侵蚀产沙随沟长的变化关系,分析了可蚀性参数估计误差的来源。从理论上推导出了计算现有WEPP可蚀性参数估计误差的计算方法。理论分析表明,对于限定性细沟,可蚀性参数的估计误差主要来源于细沟最大可能剥蚀率的估计值。最大可能剥蚀率的理想估计值是水流载沙量与细沟长度的函数关系在细沟长度为0时的导数,而不是全沟长的平均剥蚀率。理论计算表明,已有方法估计得到的WEPP模型可蚀性参数,其误差可以高达90%以上,最低也在50%以上。从而,估计WEPP可蚀性参数的方法和可蚀性参数需要加以重新考虑。提出了减少误差方法的建议。 展开更多

关键词 WEPP 土壤侵蚀 模型参数 误差分析

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耕作对土壤入渗性能的影响 被引量：37

7

作者 杨永辉 赵世伟 +4 位作者 雷廷武 吴金水 刘汗 赵军 赵勇钢 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期1624-1630,共7页

耕作影响降雨入渗、径流、土壤侵蚀过程。研究采用新型的坡地降雨条件下土壤入渗能力的径流-入渗-产流测量方法和仪器,野外观测宁夏南部山区坡耕地与撂荒地土壤入渗性能,揭示耕作对土壤入渗性能影响的规律。在坡度为20°、土壤表层... 耕作影响降雨入渗、径流、土壤侵蚀过程。研究采用新型的坡地降雨条件下土壤入渗能力的径流-入渗-产流测量方法和仪器,野外观测宁夏南部山区坡耕地与撂荒地土壤入渗性能,揭示耕作对土壤入渗性能影响的规律。在坡度为20°、土壤表层含水量11.3%的坡地进行测量。采用的降雨强度为:20,40,56mm·h-1。结果表明,新型测量方法和仪器可以很好地测量坡面土壤入渗性能的全过程,并且具有省水、省工、操作方便的特点,且测量精度高。对比测量结果表明,坡耕地的初期土壤入渗性能在小雨强条件下略高于撂荒地的入渗性能,而在大雨强条件下则一直低于撂荒地的入渗性能。随雨强的增大坡耕地的入渗性能急剧减小,而撂荒地的入渗性能基本不受雨强变化的影响。坡耕地土壤的入渗性能(土壤结构)对降雨强度极为敏感,而撂荒地具有稳定的土壤结构和入渗性能。在3种雨强下,坡耕地的产流时间均比撂荒地提前。与撂荒地相比,各种雨强条件下坡耕地的稳定入渗率都较撂荒地明显降低。 展开更多

关键词 耕作 土壤入渗性能

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用水平土柱和修正的Green-Ampt模型确定土壤的入渗性能 被引量：10

8

作者 毛丽丽 雷廷武 +1 位作者 刘汗 原翠萍 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期35-38,共4页

土壤入渗能力和降雨产流过程及地下水密切相关。土壤入渗过程决定了灌溉/降雨过程中水分进入土壤的过程,影响了化肥、农药及其他污染物随水分迁移过程以及坡面水文与土壤侵蚀过程等。该研究根据水流在水平土柱中运动的能量要求以及实际... 土壤入渗能力和降雨产流过程及地下水密切相关。土壤入渗过程决定了灌溉/降雨过程中水分进入土壤的过程,影响了化肥、农药及其他污染物随水分迁移过程以及坡面水文与土壤侵蚀过程等。该研究根据水流在水平土柱中运动的能量要求以及实际测量得到的土壤水分分布,对Green-Ampt模型中含水率分布呈活塞运动推进(即湿润锋内部土壤水分为恒定值)的假定进行了修正。采用更符合实际的呈线性分布的土壤水分分布模型,基于水量平衡和土壤水动力学原理,提出了对应的土壤入渗性能的计算模型。给出了利用修正模型估计土壤入渗性能的方法,计算模型以及计算过程。结果表明,利用修正模型估算得到的土壤入渗性能回归的入渗水量与实际供水量的相对误差为0.66%,说明该修正模型和计算方法具有很高的精度。该文提出的修正模型很好地描述了水分在土壤中的分布,较Green-Ampt入渗模型中的活塞模型更符合土壤水动力学中关于土壤水分运动的分析。将该修正模型与水平土柱试验结合,可以大大地提高土壤入渗性能计算的精度,为以后的土壤水分运动,地表产流计算以及土壤侵蚀等方面的研究提供非常有效的工具。 展开更多

关键词 入渗 模型 误差分析 估计 土壤 修正Green-Ampt模型 水平土柱

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土壤初始含水率和降雨强度对黏黄土入渗性能的影响 被引量：50

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作者 刘汗 雷廷武 赵军 《中国水土保持科学》 CSCD 2009年第2期1-6,共6页

为研究初始含水率和降雨强度对土壤入渗性能的影响,采用径流-入流-出流法和双环入渗法测量比较,采用不同降雨强度(204、0和60 mm/h)和3种土壤含水率(2.60%1、0.4%和19.5%)进行试验比较。结果表明:土壤入渗性能随着降雨强度的增加而降低... 为研究初始含水率和降雨强度对土壤入渗性能的影响,采用径流-入流-出流法和双环入渗法测量比较,采用不同降雨强度(204、0和60 mm/h)和3种土壤含水率(2.60%1、0.4%和19.5%)进行试验比较。结果表明:土壤入渗性能随着降雨强度的增加而降低,随着初始含水率的增加而降低;双环法测量的土壤初始入渗率随着含水率增加而增加,稳定入渗率则随着含水率的增加而降低。同时,通过Kostiakov、Horton和Philip入渗模型对试验结果进行回归分析,径流-入流-出流法测量结果均优于双环法测量结果,而且Horton入渗模型回归结果优于其他入渗模型。 展开更多

关键词 土壤含水率 入渗性能 降雨 双环入渗法 地表结皮

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产流积水法测量坡地降雨入渗动态过程及其精度估计 被引量：5

10

作者 刘汗 雷廷武 +3 位作者 潘英华 袁建平 毛丽丽 赵军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期6-10,共5页

坡地土壤的降雨入渗性能对于水文过程、土壤侵蚀、水资源相关方面的研究和实践非常重要。产流积水法采用由实验得到的数据,分析了不同坡位土壤入渗率及累积入渗量随降雨时间的变化过程。结果表明不同坡位入渗过程曲线反映了坡面径流到... 坡地土壤的降雨入渗性能对于水文过程、土壤侵蚀、水资源相关方面的研究和实践非常重要。产流积水法采用由实验得到的数据,分析了不同坡位土壤入渗率及累积入渗量随降雨时间的变化过程。结果表明不同坡位入渗过程曲线反映了坡面径流到达前后,实际入渗率从降雨强度控制阶段跃升到入渗性能控制阶段,并最终趋于稳定入渗率的全过程。入渗区不同坡位的累积入渗量从坡顶至坡底逐渐减少,而且径流在坡面上推进速度越快不同坡位上的累积入渗量差值越小。通过理论分析,确定了观测径流推进距离误差所引起的测量结果的误差。用水量平衡原理对产流积水法实验结果进行精度估计,并提出了由实测入渗率求入渗水量的解析方法,并将此与实际降雨量进行比较,间接地估计了测量结果的精度。结果表明,产流积水法测量坡地降雨/径流入渗性能具有很高的精度。 展开更多

关键词 入渗性能 降雨 坡位 累积入渗量 精度估计

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修剪留茬高度对北京地区草坪草耗水量的影响 被引量：4

11

作者 李淑芹 雷廷武 +2 位作者 詹卫华 屈丽琴 肖娟 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期74-78,共5页

水资源短缺,城市用水紧张,使得草坪灌溉用水管理受到极大关注。为了研究草坪修剪管理的节水效果,采用小型排水式蒸渗仪,通过田间实验研究了充分供水条件下3种草坪草(早熟禾、高羊茅、黑麦)不同修剪高度(留茬高度5、10、15cm和不修剪)处... 水资源短缺,城市用水紧张,使得草坪灌溉用水管理受到极大关注。为了研究草坪修剪管理的节水效果,采用小型排水式蒸渗仪,通过田间实验研究了充分供水条件下3种草坪草(早熟禾、高羊茅、黑麦)不同修剪高度(留茬高度5、10、15cm和不修剪)处理对耗水量的影响,并根据水量平衡原理计算得到了3种草坪草的耗水量。研究结果表明草坪草的耗水量均随修剪留茬高度增加而增加,不同草种间存在差异。3种草坪草修剪留茬高度为5cm时较不修剪耗水量减少36.78%(早熟禾)、34.02%(高羊茅)、33.54%(黑麦),平均减少耗水量34.78%。所得参数可以为类似地区3种草坪草灌溉系统的规划设计和节水管理提供基础理论依据。 展开更多

关键词 草坪 修剪留茬高度 耗水量 蒸渗仪

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丘陵地区梯田土方量的快速计算方法及应用 被引量：8

12

作者 刘宁 郧文聚 雷廷武 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期47-51,共5页

在土地整理项目规划设计中,准确快速地计算土方量对规划设计、投资估算及资金分配等具有重要意义。该文提出了一种新的进行丘陵地区梯田土方量计算的方法、原理和相关计算模型;构建了完整的土方量计算系统,并以一个土地整理项目为例,进... 在土地整理项目规划设计中,准确快速地计算土方量对规划设计、投资估算及资金分配等具有重要意义。该文提出了一种新的进行丘陵地区梯田土方量计算的方法、原理和相关计算模型;构建了完整的土方量计算系统,并以一个土地整理项目为例,进行了验证。用所提出的方法计算的土方量与G IS软件计算的结果进行比较,采用5°和2°坡度分级时误差分别为5.4%和3.9%。表明该方法具有较高的精度和简便、快捷的特点,并且坡度分级间隔越小,计算结果精度越高。只要给定梯田样式,用该法在规划设计之前就可以估算土方量,为今后丘陵地区梯田土方量的计算提供了新的思路,提高了规划审查效率和效果。 展开更多

关键词 梯田 土方量 快速计算 丘陵地区

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