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  • 【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。
  • 【期刊】 集中水流冲刷条件下浅沟径流流速特征研究

    刊名:农业机械学报 作者:雷廷武 ; 董月群 ; 张晴雯 ; 颜燕 ; 刘芳芳 关键词:浅沟侵蚀 ; 径流 ; 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 ; 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 年份:2013
    摘要:在室内不同坡度和径流流量条件下,用电解质示踪法和染色剂示踪法进行浅沟径流流速测量的对比研究。用采自北京的粉壤土在室内试验模拟浅沟侵蚀,测量并计算浅沟径流流速。在坡度5°、10°、20°,流量64、128、256 L/min条件下,进行浅沟水流流速的测定试验。测量结果表明,浅沟径流流速随坡长增加略有减小,随流量和坡度增大而增大。电解质示踪法测量得到的流速在0.55~1.60 m/s之间,而染色剂示踪法测量得到的流速为0.71~1.45 m/s,染色剂示踪法测量得到的流速略小于电解质示踪法测量结果。考虑到浅沟水流对示踪剂稀释及紊流对水流的扰动造成的视觉影响,电解质示踪法测量的流速具有其合理性。
  • 【期刊】 降水和水土保持对黄土区流域水沙关系的影响

    刊名:中国水土保持科学 作者:雷廷武 ; 晏清洪 ; 原翠萍 ; 雷启祥 ; 张满良 ; 苏广旭 关键词:降水 ; 径流 ; 输沙 ; 水沙关系 ; 水土保持措施 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 ; 北京国泰天平行土地规划设计有限公司 ; 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 ; 黄河水利委员会天水水土保持科学试验站 年份:2013
    摘要:流域水沙关系对降水量变化和水土保持的响应可为水土保持效益评价提供科学依据。根据黄土丘陵沟壑区第三副区典型小流域桥子东沟和桥子西沟1987—2010年的水文泥沙数据,用Mann-Kendall法检验流域年降水量和水沙变化趋势,采用双累积曲线法分析径流量和输沙量之间的关系,探讨降水量变化和水土保持措施对流域水沙关系的影响。结果显示,年降水量和水沙变化趋势基本一致,降水量是流域产流和输沙的主要影响因素。桥子东沟在1987—2006年和桥子西沟在1987—2010年时期的年单位径流输沙量没有发生显著变化,表明降水量变化、坡面工程措施和植被措施对流域水沙关系没有显著影响;桥子东沟在2007—2010年期间的年单位径流输沙量显著减小,表明流域水沙关系发生显著改变,这是由于2006年建设的淤地坝通过拦蓄径流泥沙和减少下游沟道侵蚀,导致流域减沙比例大于减水比例。
  • 【期刊】 黄土丘陵沟壑区吕二沟流域水沙关系变化分析

    刊名:中国水土保持科学 作者:雷廷武 ; 晏清洪 ; 原翠萍 ; 雷启祥 ; 张满良 ; 苏广旭 关键词:降水 ; 次洪水事件 ; 径流 ; 输沙 ; 水沙关系 ; 水土保持 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 ; 北京国泰天平行土地规划设计有限公司 ; 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 ; 黄河水利委员会天水水土保持科学试验站 年份:2013
    摘要:流域水沙关系的研究可为流域水土流失模型构建和水土保持效益评价提供科学依据。根据黄土丘陵沟壑区第三副区的吕二沟流域在1982—2010年间的74场次洪水事件水文泥沙数据,对降雨、径流和输沙的关系进行分析,并用Mann-Kendall法检验流域次洪水事件径流系数和平均含沙量的变化趋势和显著性。结果显示,降雨量和降雨历时是流域径流和输沙的主要影响因素,前期降雨量中前7天降雨量与径流系数的相关性最显著。吕二沟流域具有较好的水沙关系。通过Mann-Kendall法检验得到1985年8月24日发生的洪水事件是流域径流系数时间序列的突变点,突变点之后径流系数呈显著减小趋势,植被覆盖面积的增加是流域降雨-径流关系发生变化的主要原因。流域次洪水事件平均含沙量时间序列没有发生显著变化,表明以植物措施为主的水土流失综合治理没有显著影响吕二沟流域的水沙关系。
  • 【期刊】 土壤含水率对近红外传感器标定模型的响应研究

    刊名:中国农业大学学报 作者:雷廷武 ; 殷哲 ; 晏清洪 ; 陈展鹏 ; 董月群 ; 庄晓晖 关键词:近红外 ; 土壤含水率 ; 反射率 ; 吸收深度 ; 模型 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 年份:2013
    摘要:为提高近红外传感器测量的准确度,进一步理解不同标定模型对土壤含水率测量精度的影响。利用土壤表面的近红外反射光强来预测土壤含水率,通过归一化处理将反射光强转化为相对吸收深度和相对反射率,采用2种标定方法,分别建立土壤含水率与相对吸收深度之间及土壤含水率与相对反射率之间的线性模型与非线性模型。选取我国东北地区的黑土进行标定,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明,吸收深度法的线性和非线性模型的预测值和实测值符合度较好。反射率法的线性模型和非线性模型对土壤的含水率预测均方根误差(RMSE)分别为2.89%和2.95%,相对吸收深度法非线性模型的RMSE值明显大于其他3种模型,预测准确度最低。说明不同标定方法会影响土壤含水率的预测结果。4种模型的预测精度能够满足测量要求。
  • 【专利】 电解质示踪测量薄层水流流速的装置及方法

    作者:雷廷武 ; 啜瑞媛 ; 赵军 ; 史晓楠 年份:2010
    摘要:本发明公开了一种电解质示踪测量薄层水流流速的装置及方法,该方法包括:将盐溶液注入到电解质脉冲发生器中,电解质脉冲发生器将盐溶液注入到坡面薄层水流中;当盐溶液流经各个感应探针时,感应探针采集盐溶液的电导率随时间变化的信号,并发送该信号至数据采集管理器;数据采集管理器将该信号发送至操作控制计算机系统存储,操作控制计算机系统的数据分析单元根据接收到的电导率随时间变化的信号,按公式(1)或(2)进行数据处理和参数计算,得到水流流速u,并分别生成采集的电导率随时间变化的曲线图与模拟的电导率随时间变化的曲线图,记录并存储流速和曲线图。本发明大大提高了薄层水流流速的测量精度,操作简单,提高了测量效率。
  • 【专利】 测量土壤颗粒密度的体积置换方法及设备

    作者:雷廷武 ; 马玉莹 年份:2013
    摘要:本发明提供一种测量土壤颗粒密度的体积置换方法,通过体积置换的方式,以注水体积换算出土壤颗粒体积,烘干称量出土壤颗粒质量,从而计算土壤颗粒密度。本发明测量土壤颗粒密度的体积置换方法,通过湿土法或者干土法实现。本发明还提供本发明方法所用的设备,由恒容容器、称重设备、注水设备、烘干设备组成,其中恒容容器用于盛放待测土样,注水设备用于往恒容容器中注水,烘干设备用于烘干待测土样,称重设备用于称量质量。本发明的方法可适用于任意质地土壤的颗粒密度测量,操作过程简单、方便,克服长期以来测量土壤颗粒密度的比重瓶法、浮称法、虹吸筒法等存在的操作复杂、测量范围有局限性等问题。
  • 【期刊】 环式入渗仪测量土壤初始入渗率效果试验

    刊名:农业机械学报 作者:雷廷武 ; 张婧 ; 张光辉 ; 蔡崇法 ; 黄炎和 ; Yang Xiusheng 关键词:环式入渗仪 ; 试验装置 ; 测量效果 ; 侧壁入渗 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 ; 北京师范大学地理学与遥感科学学院 ; 华中农业大学资源与环境学院 ; 福建农林大学资源与环境学院 ; 康涅狄克大学自然资源管理与工程系 年份:2014
    摘要:提出一种环式入渗试验装置,可以在入渗进行一段时间后,通过观测初始入渗水在土壤剖面的分布,估量初始入渗的过程。该入渗环为可拆分的两个半环,以便通过观察入渗水分在土壤剖面的分布估计初始入渗特性。论述了环的构成和测量过程与方法。同时用有机玻璃圆管装填土样,对比观察模拟真实一维入渗过程。用采自北京的粉壤土和该试验装置进行土壤入渗试验。试验分为3种入土打击能量:1、2、4 kg铁锤,自1 m高处自由落体打击入渗环入土。土壤干体积容积密度分别为:1.2、1.3、1.4 g/cm3。每次试验均向环内注入2 L水,每组试验进行2次重复。入渗环内土壤湿润土体表明,实际发生的土壤入渗为由环壁向环内土壤的径向入渗和由地表向下垂直入渗构成,环壁与土壤剖面间产生的优先流极大地影响了初始土壤入渗率的测量精度。在初始入渗阶段,由环壁向土体的水平径向入渗宽度和由地表向土体的垂直入渗深度近似相等,垂直入渗深度是水平径向入渗宽度的1.001倍。环式入渗仪测得的土壤初始入渗率为模拟真实一维入渗率的3.3倍。研究结果可为环式入渗仪测量结果的评估提供参考。
  • 【期刊】 喀斯特峰丛洼地石漠化治理与生态服务提升技术研究

    刊名:生态学报 作者:雷廷武 ; 王克林 ; 岳跃民 ; 马祖陆 ; 李德军 ; 宋同清 关键词:喀斯特 ; 峰丛洼地 ; 石漠化 ; 演变机理 ; 治理技术 ; 生态服务提升 机构:中国科学院亚热带农业生态研究所 ; 中国科学院亚热带农业生态研究所 ; 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站 ; 中国地质科学院岩溶地质研究所 ; 中国农业大学水利与土木工程学院 年份:2016
    摘要:针对峰丛洼地区域石漠化面积削减较为迅速、亟需从前期治理侧重遏制面积扩张转向生态服务提升为主的新阶段后面临的治理投入与分区较为粗放、治理技术与模式缺乏针对性、综合效益亟待提升等问题,以生态服务提升为核心目标,系统研究生态工程实施以来区域石漠化演变的关键因子、水土流失/漏失关键过程与调控、植被恢复与人工诱导提升土壤生态功能机理,突破面向生态功能优化的区域生态系统监测评估、表层岩溶水生态调蓄与高效利用、有机物资源利用与退化土壤肥力提升、耐旱型植物群落构建与规模化建植、可持续性生态衍生产业培育等关键技术,形成生态服务提升与民生改善的区域石漠化治理系统性解决方案,为石漠化治理二期工程与扶贫提供科技支撑与示范样板.
  • 【期刊】 土壤点源入渗自动测量系统监测滴头下土壤湿润过程

    刊名:《农业工程学报》 作者:雷廷武 ; 管瑶 ; 刘芳芳 ; 董月群 关键词:滴头 ; 灌溉 ; 土壤 ; 入渗性能 ; 点源入渗 ; 地表湿润面积 ; 湿润深度 ; 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 ; 塔里木大学水利与建筑工程学院 年份:2016
    摘要:土壤水运动过程是滴灌系统设计和运行管理的重要内容。该研究采用点源土壤入渗自动测量系统,利用计算机可控数码相机和图像识别技术测量滴灌地表湿润面积和土壤湿润体随时间的变化过程。采用正三棱形有机玻璃土箱,设计一系列点源滴灌室内试验,获得点源滴灌入渗过程随时间的变化过程。试验采用3个流量:2、4及8 L/h处理,每个处理设置了3个重复。用数码相机每4 min拍摄一次地表湿润面积,用于计算地表湿润面积随时间的变化过程。同时,在1、2、3、4、6、8、10、12、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180 min时刻,在贴在土箱侧面的透明胶片上,手工记录地表湿润面积和垂直湿润锋面随时间的变化过程。由测量系统根据记录的地表湿润面积随时间的变化过程自动计算得到土壤的入渗过程。通过入渗过程,计算得到滴头下地表土壤的湿润面积,由计算得到的土壤入渗率和计算得到土壤的湿润剖面,将计算结果与实测结果对比,检验测量的精度。结果表明,手工测量得到的地表湿润面积都略大于由土壤入渗自动测量系统计算得到的入渗率计算的地表湿润面积。由计算得到的入渗率预测的土壤入渗深度,略大于实测土壤入渗深度。计算得到前者的相对误差为2%-15%,后者的相对误差为1%-8%。说明土壤入渗自动测量系统,能够准确描述点源滴灌地表湿润过程及土壤入渗过程,并能预测不同流量下垂直入渗深度,测量方法可以为滴灌系统的设计提供相关参数。
  • 【期刊】 黑麦草对黄土坡面降雨产流产沙过程的影响

    刊名:中国农业大学学报 作者:雷廷武 ; 董月群 ; 李淑芹 ; 原翠萍 关键词:土壤侵蚀 ; 降雨 ; 产流 ; 产沙 ; 黑麦草 ; 覆盖度 ; 黄土坡面 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 ; 北京国泰天平行土地规划设计有限公司 ; 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:2011
    摘要:为研究草地对土壤侵蚀过程的影响,选用黄绵土人工种植草地,采用室内模拟降雨试验研究黑麦草不同覆盖度(0、25%、50%和75%)对3种降雨强度(60、90和120 mm/h)坡面产流产沙过程的影响。结果表明:黑麦草覆盖可以显著减小侵蚀产沙。在坡面土壤预饱和的条件下,坡面产流、产沙与时间呈线性关系;累计产流量随降雨强度线性增加;同一降雨强度条件下,草地覆盖度对累计产流量影响不显著;草地坡面水流含沙量、输沙率、次降雨产沙量均随覆盖度增大而降低,随降雨强度增大而增加;3种降雨强度条件下,无黑麦草覆盖坡面水流含沙量差异不显著,次降雨产沙量和输沙率随着降雨强度的增加而增大。研究结果可为土壤侵蚀预报模型建立及水土保持措施的制定提供理论参考。