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  • 【期刊】 聚丙烯酰胺对凹凸型坡土壤侵蚀影响的室内试验

    刊名:农业工程学报 作者:雷廷武 ; 吕威 ; 李淑芹 ; 李法虎 关键词:土壤 ; 侵蚀 ; 径流 ; 含沙量 ; 复合坡 ; 聚丙烯酰胺 ; 坡型 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国科学院水利部水土保持研究所 年份:2016
    摘要:通过室内人工模拟降雨试验,研究了聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)施用量(0、0.5、1.0和2.0 g/m2)对凸型坡(上、下坡坡度分别为5°、10°、15°和20°、25°)和凹型坡(上、下坡坡度分别为20°、25°和5°、10°、15°)土壤侵蚀规律的影响。结果显示,无PAM应用时,凹型坡或小坡度凸型坡(上坡坡度为5°)径流含沙量随降雨历时逐渐减小,而大坡度凸型坡(上坡坡度≥10°)径流含沙量在降雨过程中会急剧增大。凸型坡平均土壤流失量是凹型坡的8.4倍。PAM应用显著增大了凹型坡和小坡度凸型坡径流含沙量和土壤流失量(P<0.05),但减小了大坡度凸型坡土壤流失量。PAM应用后,土壤流失量与坡度大小无明显关系,此时凸型坡平均土壤流失量为凹型坡的1.2倍。在生产实践中PAM可用于控制较陡(≥10°)凸型坡的土壤流失。
  • 【期刊】 脉冲边界模型测量冻土坡面径流流速与距离优选

    刊名:农业机械学报 作者:雷廷武 ; 董月群 ; 庄晓晖 ; 马玉莹 ; 殷哲 关键词:冻土坡面 ; 流速 ; 电解质脉冲边界模型 ; 优选距离 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 年份:2015
    摘要:在室内不同坡度和流量条件下,用电解质脉冲边界模型以及染色剂示踪法进行冻土坡面和未冻土壤坡面径流流速测量的对比研究。采用长3.8 m、宽0.2 m和深0.08 m的试验土槽,用新疆阿克苏温宿县科其喀尔冰川流域草甸土,装土容重为1.0 g/cm3、厚度5 cm,将土样饱和后冻结,制备用于试验的冻土坡面。为提高试验效率,采用在砂纸上粘贴土壤颗粒的方法模拟未冻土壤坡面。在坡度5°、10°和15°,流量12、24和48 L/min条件下,采用电解质脉冲边界模型方法和染色剂示踪方法测量冻土和未冻土壤坡面径流流速,并确定电解质脉冲边界模型方法的最优测量距离。结果表明:电解质脉冲边界模型测量流速随着测量距离增加呈指数增加,并逐渐趋于恒定。通过流速随沟长的变化关系,计算得到冻土坡面条件下,电解质脉冲边界模型测量流速与实际流速相差5%和10%,所需测量距离分别为1.7~2.7 m以及1.4~2.1 m。电解质脉冲边界模型法测得的冻土坡面径流流速随坡度、流量增大而增大,为0.45~0.98 m/s,是未冻土壤坡面径流流速的1.43倍。冻土坡面染色剂示踪法测得的流速较电解质脉冲边界模型测得的流速大3%~20%;未冻土壤坡面染色剂示踪法测得的流速较电解质脉冲边界模型测得的流速大6%~35%。
  • 【期刊】 不同示踪法测量砾石层中水流流速研究

    刊名:农业机械学报 作者:雷廷武 ; 陈丽燕 ; 董月群 ; 颜燕 关键词:砾石层 ; 平均流速 ; 优势流速 ; 最大流速 ; 电解质示踪法 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 年份:2015
    摘要:采用室内试验,用平均粒径约2cm的砾石,在长4m、宽15cm、高50cm的水槽内堆积厚为5cm的砾石层,在坡度为4°、8°、12°和流量为3、6、12L/min条件下,距离电解质脉冲发生器0.3、0.6、0.9、1.2、1.5m处放置探针,测量电导率变化过程,计算水流的最大流速、优势流速和平均流速,并用染色剂示踪法对比砾石层中水流的最大测量流速。结果表明,试验所用各工况,流量对流速的影响不显著,坡度增大,流速明显增大。试验条件下,水流的优势流速变化范围为0.031~0.070m/s,优势流速与最大流速的比值稳定,在0.81~0.83之间。平均流速与优势流速的比值随坡长的增加逐渐增大,增长的速率逐渐减小并趋于稳定。平均流速与最大流速的比值在0.68~0.78之间,并随距离的增加稍有增大。
  • 【期刊】 不同方法测定紫色土坡耕地入渗性能试验研究

    刊名:水土保持学报 作者:雷廷武 ; 莫斌 ; 陈晓燕 ; 罗帮林 ; 唐菊 关键词:土壤入渗性能 ; 入渗测定方法 ; 紫色土坡耕地 ; 应用性 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 年份:2015
    摘要:点源入渗法是一种应用数字图像软件计算土壤入渗性能的精密型新方法。为了准确测得紫色土区坡耕地土壤入渗性能,采用3种方法(点源入渗法、双环法和环刀法)对其进行测定。并对不同方法之间的试验结果进行分析和比较,以评价点源入渗法在紫色土区坡耕地土壤入渗测定的应用性。结果表明:点源入渗法与双环法测定土壤入渗过程规律具有一致性,初始入渗速率很大,而后入渗速率迅速减小并趋近于一个稳定值,其中以点源入渗法测定土壤入渗速率在试验过程中表现出的规律性最好;3种方法测得的入渗率随时间变化过程用Kostiakov模型拟合的效果均较好,以双环法的最好,点源入渗法次之,环刀法最差;3种方法测得的入渗性能各项指标(初渗速率、稳渗速率和平均入渗率)有一定差异,除初渗速率外,双环法测得的数值最大;点源入渗法在紫色土坡耕地测定土壤入渗性能试验中有较好的应用性。
  • 【期刊】 优先流影响下环式入渗仪内入渗过程可视化试验

    刊名:农业机械学报 作者:雷廷武 ; 张婧 ; 胡雅琪 ; 闫军 ; 陈天勤 关键词:环式入渗仪 ; 入渗过程 ; 优先流 ; 可视化装置 ; 试验方法 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 年份:2015
    摘要:提出了一种室内土壤入渗试验装置,可以直接观测入渗过程中水分在环内土壤中的运动过程。详细描述了该装置的构成、工作原理和试验方法与过程。该装置由可以拆分的土槽和入渗环及可以透视的有机玻璃板组成。将入渗环打击进入土槽内土壤后,用钢板将环内的土壤沿径向切分成两半,移去其中一个半环及其中的土壤。用有机玻璃板封闭和固定另一半环内的土壤,用于进行土壤水分入渗过程的可视化试验,观察环式入渗仪内的水分运动过程。用采自北京的粉壤土进行入渗过程试验,同时根据水量平衡原理计算得到土壤入渗性能曲线。剖切面的湿润过程直观地显示了入渗环内水分的入渗过程存在优先流,不仅影响初始入渗过程,而且对整个入渗过程均产生影响。根据土壤湿润体所指示的土壤入渗特征将整个入渗过程划分为3个阶段:初始入渗阶段、过渡阶段和稳渗阶段。
  • 【期刊】 聚丙烯酰胺应用对黄土复合坡面降雨产流的影响

    刊名:农业工程学报 作者:雷廷武 ; 吕威 ; 李淑芹 ; 李法虎 关键词:土壤 ; 降雨 ; 径流 ; 坡型 ; 复合坡 ; 坡度组合 ; 初始产流时间 ; 径流系数 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国科学院水利部水土保持研究所 年份:2014
    摘要:复合坡是自然界常见的主要坡型。通过室内人工降雨模拟试验,研究了复合坡面降雨产流规律以及聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)应用对其的影响。试验采用2种复合坡型(凹型坡和凸型坡)的12个坡度组合和4个PAM施用量,共48个试验处理。结果显示,PAM应用显著缩短了初始降雨产流时间,初始产流时间平均比对照处理提前63.7%~71.6%。PAM应用明显改变了坡面径流随降雨历时的变化规律。PAM应用后,除了大坡度(≥10°)、小量PAM应用(0.5 g/m2)的凸型坡外,降雨径流系数在整个降雨过程中基本维持稳定。PAM应用增大了降雨径流系数和径流量,且径流系数和径流量随着PAM施用量的增大而增大。凸型坡的径流量平均比凹型坡的大14.7%~31.8%。当PAM施用量为0.5、1.0和2.0 g/m2时,凹型坡和凸型坡的径流量分别比对照处理增加55.7%、100.2%、147.3%和16.6%、69.3%、108.9%。在黄土坡地上大剂量(≥1.0 g/m2)应用PAM可明显增大坡面径流量,实际应用中应制定合理的PAM施用量。
  • 【期刊】 线源入渗仪布水器水力特性的理论分析与试验

    刊名:农业工程学报 作者:雷廷武 ; 毛丽丽 ; 孙蓓 ; 周淑梅 ; 赵军 关键词:入渗 ; 土壤水分 ; 材料 ; 线源布水器 ; 水力特性 ; 结构 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国科学院水利部水土保持研究所 ; 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 ; 长江科学院水土保持研究所 年份:2014
    摘要:布水器是土壤入渗线源测量方法的重要组成部分。该研究提出了一种线源布水器的新型材料与结构。布水器采用特殊的海绵材料制作。从理论上对理想布水器的材料要求进行了深入地分析。在此基础上,选用合适的海绵材料进行试验以确定布水带材料。采用离心机测量了所选用的海绵材料-103~-105 Pa范围内的水分特征曲线。这种材料中的含水量与水吸力之间具有很好的幂指数关系,相关性系数R2=0.948,在低水势时,含水量维持在很低的水平,当水势增加时含水量几乎维持不变。当水势超过一定值后,含水量随着水势的增加急剧增加。用水势连续的概念,分析了水在布水器和土壤界面运动的特征,说明试验中所选用的海绵在水力特征上是理想的布水器材料。给出了布水器的结构。用制作的布水器进行室内试验,地表湿润面积推进过程具有非常好的线性,验证了对布水带水力特性的分析以及试验得到的材料水动力学数据,说明了线源布水器的可行性。该研究将有助于土壤入渗线源测量方法的实际应用,也为相关的研究提供借鉴。
  • 【期刊】 汶川震区滑坡堆积体坡面侵蚀量测算方法

    刊名:农业机械学报 作者:雷廷武 ; 陈展鹏 ; 晏清洪 ; 胡恒 ; 熊明彪 ; 李振林 关键词:滑坡堆积体 ; 坡面沟蚀 ; 侵蚀量测算 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 四川省水土保持生态环境监测总站 ; 西南大学资源环境学院 年份:2014
    摘要:在汶川县选取典型滑坡堆积体,采用三维激光扫描仪实地测量滑坡堆积体形态,用图像分析方法鉴别沟道,用于估算堆积体形成后的土壤侵蚀量。根据滑坡堆积体坡面实测点云数据,采用最小二乘法拟合二次曲线,近似为堆积体坡面沟道各横截面发生侵蚀前的坡面线。结合堆积体发生侵蚀后的坡面沟道实测数据,测算各段沟道侵蚀量后估算出滑坡堆积体坡面侵蚀总量。典型滑坡堆积体坡面侵蚀总量为355 m3。采用传统断面法对计算结果进行验证的结果表明,拟合断面法计算的各分段侵蚀沟体积略大于传统断面法计算结果,相对误差为15.6%。5条分段沟道中最大相对误差为27.1%,最小相对误差为7.9%,拟合断面法计算侵蚀沟体积的精度较好。
  • 【期刊】 线源入渗测量方法计算模型的近似解析解研究

    刊名:土壤学报 作者:雷廷武 ; 毛丽丽 ; 郝卫平 ; 许娟 ; 李昊儒 关键词:入渗 ; 线源 ; 模型 ; 解析解 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 ; 农业部旱作节水农业重点实验室 ; 中国科学院水利部水土保持研究所 ; 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 年份:2014
    摘要:结合线源测量方法,在Lewis-Milne方程的基础上推导出了本文作者提出的土壤入渗性能线源入流计算模型的近似解析解。进行了线源入渗测量室内试验,利用数值算法及近似算法分别计算得到了土壤入渗过程。将计算结果与双环法进行了比较,同时利用水量平衡原理,通过比较入渗水量与实际总供水量得到不同计算模型的相对误差。其中数值解为7.21%~14.8%;解析解较低,为3.31%~12.4%。本研究可以直接得到土壤入渗性能及累计入渗量的时间方程,为降雨产汇流过程、灌溉系统设计与管理等相关研究提供了非常有效的工具。
  • 【期刊】 点源入流测量条件下水质对盐碱土入渗性能的影响

    刊名:中国农业大学学报 作者:雷廷武 ; 刘芳芳 ; 王伟 ; 马玉莹 ; 班云云 关键词:点源入流 ; 灌溉水质 ; 盐碱土 ; 入渗性能 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学工学院 ; 中国科学院水利部水土保持研究所土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 年份:2015
    摘要:应用土壤入渗性能自动测量装置,采用无压点源入流测量方法,在4种不同水质条件下(蒸馏水;钠吸附比为5(mmol/L)0.5,电导率分别为2.5、5.0、10.0ds/m),研究灌溉水矿化度对盐碱土壤入渗性能的影响规律。结果表明:1)点源入流方法可以避免雨滴打击以及快速湿润土壤所引起的土壤物理结构破坏,完整地测量出灌溉水质单因素下的土壤入渗率。2)提高灌溉水的矿化度可以增加土壤入渗能力,但随着灌溉水矿化度的增加,土壤入渗能力提高的速率逐渐降低。3)入渗初期,最大湿润深度和累积入渗量均随时间呈幂函数增长,随着入渗趋于稳定二者均随时间近似呈直线关系增长,且最大湿润深度和累积入渗量均随着矿化度的提高而增加。4)连续入渗4h后,3种含盐水的累积入渗量均大于蒸馏水,最多约达蒸馏水的2倍。试验结果对盐碱地水盐管理具有指导意义。
  • 【期刊】 农地耕层与犁底层土壤入渗性能的连续测量方法

    刊名:农业工程学报 作者:雷廷武 ; 孙蓓 ; 马玉莹 ; 赵军 ; 啜瑞媛 ; 刘琳 ; 周淑梅 关键词:入渗 ; 土壤水分 ; 土壤 ; 农地 ; 耕层 ; 犁底层 ; 连续测量 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国科学院水利部水土保持研究所土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 年份:2013
    摘要:研究农田土壤入渗性能对于了解铧式犁耕作对土壤水力性能的影响、指导农地耕作方式决策、农田灌溉、改善农地生态环境具有重要意义。该文提出了一种农耕地耕层与犁底层土壤入渗能力连续测量方法以及相应的计算模型。采用恒定流量向地表供水,由供水在地表湿润面积随时间的变化过程估计地表耕层土壤初期很高的入渗性能,由产流后供水流量与产流流量之差计算相对较低的土壤入渗性能及犁底层土壤入渗性能。并进行了室内模拟试验,结果表明该方法可连续测量农地耕层与犁底层的入渗过程。采用入渗量和供水量对比的方法进行误差分析,相对误差为5.75%,说明该方法具有较高精度。该方法省时、省水便于野外应用,为今后的进一步研究提供手段。
  • 【期刊】 体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重

    刊名:农业工程学报 作者:雷廷武 ; 马玉莹 ; 张心平 ; 陈逸欣 关键词:土壤含水率 ; 密度 ; 体积测量 ; 土壤容重 ; 测量方法 机构:中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 ; 中国科学院水利部水土保持研究所土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 年份:2013
    摘要:土壤含水率直接测量是相关研究和应用的基础,在土壤力学、作物栽培、农田灌溉、生态环境等研究和实践中十分重要。该文提出了一种与传统烘干称质量法相当的体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重。该方法在假设一定土壤颗粒密度的前提下,用一定体积的标准取样环刀取得土样后,通过向待测量土体补充水分使土壤达到饱和,用一定体积的水置换土壤中的充气空隙,直到土样达到饱和状态;再通过测量得到的初始/原始土样质量、饱和后土壤的质量以及已知土壤颗粒密度和水密度,计算得到被置换的充气空隙的体积,进而由此计算得到土壤质量含水率和土壤容重。采用3种不同土壤,即陕西杨凌黏黄土、北京粉壤土和江西黏红土,分别预配制成7种不同初始土壤体积含水率,含水率约为:风干土(含水率2%~3%)、5%、10%、15%、25%、30%和饱和含水率,以及3种不同土壤容重:1.25、1.35和1.45g/cm3进行室内试验。用类似的土样,采用传统方法烘干土样8、12、24、48h后,测量确定土壤的质量含水率,通过延长烘干时间测得数据表明,传统方法烘干8h所测得的质量含水率仍有1%~3.2%的含水率误差。最终试验结果表明体积置换方法测得的土壤含水率比传统烘干土样8h所测得的结果大2%~3%,比烘干土样48h所测得的结果大1%左右。体积置换方法测量操作过程简单,耗时较少,节约能源,测量结果具有较高精度。