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  • 【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】 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】 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】 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】 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】 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】 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】 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】 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.
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