土壤水研究进展与评述

土壤水是联系地表水与地下水的纽带,在水资源的形成、转化及消耗过程中有重要作用,与农业、水文、环境等领域都有密切联系。所以土壤水研究越来越引起人们的重视,有了长足的进步。目前,土壤水研究走向多学科的交叉,如水热盐的耦合运移,冻结土壤中水分的运移,土壤-植物-大气连续体中的水热运移等。土壤水运动机理研究也更加深入,如优先流、土壤水参数的测定及确定、土壤水参数的空间变异性等。土壤水研究的数值模拟方法也有一些突破,如有限解析法、特征有限元法、交替方向有限元法等。土壤水研究的应用也更加广泛,如用于水资源评价、土壤水分与作物的关系、水环境评价等。     

土壤水研究在流域生态-水文过程中的作用、现状与方向

阐述了土壤水在生态系统和人类社会发展中的作用,论述了土壤水研究由形态学向能量学转变发展的历程、土壤水资源近几年研究的现状以及土壤水研究测定的方法及存在的问题,提出今后几年流域土壤水研究的重点领域应为:流域土壤水含量测定与动态监测;土壤水循环与水平衡;土壤水与生态系统关系的研究和流域土壤水预测模型的建立与完善等方面。     

非饱和含盐土壤水扩散系数试验研究

在室内用水平土柱吸渗法对不同含盐量、不同溶液浓度和不同土类的土壤水扩散系数进行了试验研究.试验结果表明:土壤水(或盐水)扩散系数与土壤的体积含水量之间具有指数函数的关系,且随着含水量的降低而减小.当同一类土在干容重和含水量相同时,土壤水扩散系数是随土中含盐量的增多而增大,以粗粒土最为明显.不同浓度的盐水在土壤中运行时,其盐水的扩散系数是随盐水浓度的增大而减小.     

农田大尺度土壤水空间变异试验研究

为了解半干旱地区农田大尺度土壤水空间变异性特征,文章利用传统统计学和地统计学方法对清水河平原105个土壤剖面的6个水平层面的土壤水分进行了分析。发现旱作农田土壤水垂向分布与灌溉农田有较大区别。同一置信水平和精度要求下,同一深度上旱作农田土壤含水量观测试验的合理取样数目明显高于灌溉农田;深层的合理取样数目明显高于浅层。区域土壤水具中等偏弱空间相关性,土壤水高值区与灌溉区具有一致性。结果表明:在半干旱地区,农田类型(灌溉与旱作)是影响农田大尺度土壤水空间变异的重要因素,多年灌溉农田土壤水空间变异性弱于旱作农田;区域土壤水空间变异性浅层弱于深层;土壤水空间分布与农田类型具有一致性。     

土壤水异质性研究进展与热点

土壤水是水资源的重要组成部分,是衔接四水转换和循环的核心。土壤水分异质性是土壤水研究的关键科学问题;绿水理念下水循环、水平衡更关注土壤水分的有效性。随着土壤水观测和识别技术的完善,可能获取多尺度土壤水时空变化信息;遥感、同位素、模拟与定位观测的结合在理解土壤水过程方面起着重要作用。认识土壤水文参数在测点尺度和生态水文单元尺度间的转换机理、研究土壤水及其驱动因子的异质性变化规律、形成土壤水异质性同化和尺度转换的方法与技术是近期热点。     

干旱内陆灌区土壤水盐模型

研究干旱内陆区土壤水分运移规律以及土壤盐分运移规律,有助于合理利用水资源,减少潜水无效蒸发,防止土壤盐碱化。根据水量平衡和盐量平衡原理,建立了土壤水盐模型,计算土壤水盐迁移量,并对干旱内陆区土壤水盐运移规律做了初步研究。     

宇宙射线中子技术的中尺度土壤水研究进展及在荒漠绿洲区的应用

宇宙射线中子技术是观测土壤水分的新方法,通过近地表宇宙射线中子强度反演土壤水分,可以监测百米尺度范围内平均土壤水分状况,为中尺度土壤水研究提供数据支撑。重点综述了快中子强度与氢原子数呈反比的宇宙射线中子技术的观测原理,分析影响中子强度的气压、空气湿度、太阳活动、磁场强度、道路和中子数计量等因素,归纳了剔除非土壤水氢源的中子强度反演土壤水的关系模型,总结了计算土壤水校正点权重的方法,概述了国内外观测应用进展。在此基础上,利用移动式宇宙射线中子技术在河西走廊荒漠绿洲区进行土壤水分观测,观测的均方根误差为0.03 g/g,参数N0为690 counts/30s,该技术较好地实现了该区域中尺度土壤水分测定。荒漠区0～30 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为6.8 mm和19.4 mm;绿洲区0～15 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为50 mm和44 mm,研究为荒漠绿洲区土壤水资源评价和绿水利用提供了科学依据。     

地下水浅埋区土壤水的矿化度变化规律及其影响因素浅析

土壤水的研究对农田水利、水文地质、生态与环境等都具有很重要的意义 ,本文概略介绍了在黄河三角洲地区开展包气带水分运移试验研究过程中 ,野外获取土壤水的方法及设备。在对水样分析结果进行总结的基础上 ,对试验点土壤水的矿化度变化规律及其影响因素进行了初步的分析。主要结论为 ,在地下水浅埋区 ,地下水与土壤水矿化度变化关系密切 ;蒸发作用与蒸腾作用对土壤水矿化度的影响效果是不同的 ,蒸发作用使上层土壤水的矿化度加大 ,而植被在其生长期降低土壤水的矿化度 ;地下水、植被和土壤性质是影响土壤水矿化度的重要因素     

干旱区农田灌溉地下水与土壤水转化及入渗系数计算

在新疆三工河流域地面灌溉条件下,采用负压计、中子仪开展灌溉入渗实验,根据零通量面 ZFP,结合中子水分仪观测数据,采用分层差分求和计算方法,较准确地描述灌溉水在土壤中的分布运动情况及地下水与土壤水的相互转化关系,零通量面的形成变化规律,同时计算出灌溉水的入渗补给量和地下水对土壤水的补给量,得出灌溉期入渗系数和灌水量的关系.     

种植条件下土壤水与地下水相互转化研究

选择天山北麓平原两种代表性作物冬小麦和玉米，人为控制不同潜水埋深条件下进行了种植试验，分析研究了种植条件下土壤水和地下水相互转化机理。计算了不同潜水埋深条件下冬小麦和玉米各生育期和全生长期的实际蒸发蒸腾量、潜水补耗差、包气带土壤储水量变化量及同期的潜在蒸发量，结果表明潜水埋深对土壤水和地下水相互转化及农业生态环境具有重要影响。引入了包气带一潜水系统水分转化量均衡临界深度(Z0)概念，发现潜水埋深小于Z0时，潜水向土壤水的转化起主导作用，潜水和土壤水同时对作物需水具有重要动态调节作用，潜水埋深越浅潜水的动态调节能力越强，但是潜水埋深过浅又可能引起土壤次生盐渍化等农业生态环境问题；当潜水埋深大于Z0时，土壤水向潜水的转化起主导作用，土壤水对作物需水仍具有动态调节能力，而潜水基本失去或完全失去对作物需水的动态调节作用，但是有利于潜水入渗补给，增加地下水资源。     

层状土壤上升毛管水运移特性试验研究

通过室内土柱模拟试验,进行了层状土与均质土的对比试验,对层状土壤毛管水运动特性进行了研究,分析了层状土壤毛管水上升高度、速率及地下水补给量与时间的关系,并研究了毛管水上升高度与地下水补给量之间的关系。结果表明,砂层对毛管水上升的高度、速率以及地下水补给量有明显影响,砂层对于水分有着明显的阻滞作用。     

扎龙湿地包气带土壤水分垂直运移的稳定同位素研究

实测了扎龙湿地包气带土壤水以及芦苇的稳定同位素变化,通过建立模型和分析数据展开了湿地包气带土壤垂向水流运动情况的同位素示踪研究,分层计算了土壤水垂直运移量,建立起时段内通过土壤某一水平断面的土壤水垂直运移量与时段降雨量、时段土壤含水量变化的关系,分析结果对确定湿地垂向水流补给有重要意义。     

洮儿河扇形地地表水与地下水资源的转化关系

洮儿河扇形地地表水与地下水的转化关系十分复杂,主要表现在转化量的确定和转化关系影响因素的分析。通过水量平衡法、地下水均衡法分析计算了河水向地下水的转化量。在水量平衡法计算中,首先确定了区间产流,然后建立地表水均衡方程,以此确定转化量;在地下水均衡法计算中,主要通过建立第四系孔隙潜水均衡方程来求取转化量。地表水向地下水转化关系的影响因素主要有地层岩性、降水量、上游来水量、地下水开采量。地层岩性对转化关系的影响属于稳定因素,而上游来水量和地下水开采量属于非稳定因素,直接影响了转化关系的变化规律。     

利用地中渗透仪观测资料进行降雨入渗补给规律分析

利用郑州地下水均衡场地中渗透仪实测资料，分析了降雨入渗补给的年际变化以及入渗补给过程中的滞后现象。通过计算降雨入渗系数，确定了降雨量与入渗量的定量关系，评价了不同降雨量、不同包气带岩性和厚度条件下的入渗补给量。研究表明，地下水埋深较小时，降雨入渗系数随着埋深的增加而增大，1m以下则逐渐减少，3m以下趋于稳定；当包气带岩性单一时，降雨入渗系数随岩性的不同而变化，即砂质土大、粘性土较小，而含有薄层粘土夹层的亚砂土最小。     

掺石灰黏土电阻率试验研究

利用4电极电阻率测量装置,在室内对各种灰土样的电阻率进行测试对比研究,揭示了不同因素如灰土比、含水率、饱和度、土的结构和土粒粒径等对灰土样电阻率的影响。在不同含水率（15 %、20 %、25 %和30 %）条件下,素土及其与不同石灰掺量（1:10、1:15和1:30）的混合,通过轻型击实试验后,测量其横向及竖向断面上的电阻率,研究电阻率与不同石灰配比击实土样的物理力学性质之间的关系。实验结果表明,当含水率在15 %~20 %之间时,较小的含水率增量引起混合土样电阻率的大幅度下降;当含水率约达到20 %后,其电阻率随含水率的继续增加而减小的幅度很小;在15 %含水率时,掺灰土电阻率比素土样高;在30 %含水率时,其电阻率低于素土样,而且掺量越大,电阻率越低;由于击实导致土体颗粒的结构重新排列,电阻率在横向上大于竖向;电阻率随着无侧限抗压强度的增加而增加,在电阻率大于50 ?•m时,电阻率随无侧限抗压强度的增加而减小;饱和度、干密度与电阻率呈负指数变化规律,孔隙率、孔隙比与电阻率呈指数变化规律;含水率对于电阻率的影响较为敏感。     

石家庄污灌区水土环境中铁氧化菌及其影响因素分析

为了查明河北省石家庄市近郊污灌区包气带和地下水的污染状况,采用最大可能数法(MPN法)对污灌区水土环境中的常见细菌进行培养,通过铁氧化菌在水土环境中数量的变化及其与各环境因子之间的关系分析得出：研究区铁氧化菌在pH为7.4(中偏碱性)、氧化还原电位(ORP)为318 mV(氧化环境)、温度为15 ℃、溶解氧(DO)质量浓度为4.7~7.8 mg/l、井深40 m的地下水环境中生长较好,数量可达1.1×10⁵ 个/ml;铁氧化菌在pH为8.07~8.28、含水量为19.0%~22.9%、岩性为粉土、深度为3.5 m以浅的土壤环境中生长较好,数量可达5.1×10⁷个/g。研究结果表明由于长期污灌,研究区的浅层地下水和上部3.5 m的土壤不同程度地受到污染。铁氧化菌在水土环境中大量繁殖,并不断地把可利用的Fe ²⁺氧化成不溶性的Fe ³⁺ ,影响了研究区的水土环境,使研究区的生态环境产生变化。     

地层岩性对植物群落分布特征的影响

地层岩性是生态地质环境条件的重要组成部分,查明不同岩性对生长在其上植物群落的影响,对生态保护和生态修复具有重要意义。以江西赣州市相同地貌条件和气候条件下的岩石、土壤、植物群落为研究对象,通过对植被和土壤开展全面调查与采样分析,探索了岩石-土壤-植物群落间的对应关系。分析了不同成土母岩衍生的土壤在粒度组成、化学成分、物理性质等方面的特征,揭示了地质背景条件与植物群落分布的关系。结果表明: ①成土母岩岩性、土壤质地、土壤pH值、土壤养分、土壤中主量和微量元素含量的差异是影响植物群落分布的重要因素; ②研究区各岩性区的土壤养分含量从高到低为变余杂砂岩区土壤>粉砂岩区土壤>砂砾岩区土壤>长石石英砂岩区土壤>花岗岩区土壤。     

采空区冒落结构与充水性特征

采空区积水一直严重威胁着我国诸多煤矿的安全生产。以谢桥矿12226工作面采空区第三积水段为例,通过对积水段预计积水量与实际放水量的对比分析,结合工作面顶、底板岩性组合特征分析,研究得出采空区内岩（石）层空间冒落结构与充水性特征之间的关系,以及顶板岩性与充水系数、碎胀系数之间的对应关系。该方法及研究成果,为今后类似条件下采空区积水量准确预计,提供一种新思路和新方法。     

漓江流域水土流失特征及其侵蚀影响因子典型分析

选择漓江流域及其典型岩溶小流域为研究对象,通过遥感数据综合分析和地面路线验证调查与定点监测相结合的方法,对漓江流域岩溶区和非岩溶区的水土流失特征进行了研究,并重点分析岩溶区内典型小流域——寨底小流域侵蚀影响因子对水土流失的影响。研究结果表明:漓江流域水土流失以中度和轻度等级为主,约占流域面积的29.9%;流域内岩溶区与非岩溶区的水土流失表现出一定的差异性,岩溶区以中度、极强烈和轻度等级水土流失为主,水土流失面积约占岩溶面积的53%;非岩溶区中度和轻度等级水土流失分别占非岩溶区面积的12.4%和10.4%。高程、坡度、植被覆盖、土地利用等因子对岩溶小流域土壤侵蚀面积和侵蚀量比例的影响表现出明显的差异性和独特性,这四种影响因子中的高程(300,500] m,坡度[15°,25°]、植被覆盖度≤20%、土地利用为工矿用地等对岩溶小流域土壤侵蚀的影响最大,是寨底岩溶小流域水土流失治理中应重点考虑的因素。