产流积水法测量降雨侵蚀影响下坡地土壤入渗性能VIP免费

第22卷第8期2006年8月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVol.22No.8Aug.2006产流积水法测量降雨侵蚀影响下坡地土壤入渗性能雷廷武1,2,潘英华3,刘汗1,赵晓芬4,詹卫华5,袁建平5(1.中国农业大学水利与土木工程学院现代精细农业系统综合研究重点实验室,北京100083;2.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,杨凌712100;3.烟台师范学院地理与资源管理学院,烟台,264025;4.黄石理工学院机电工程学院,湖北黄石,435003;5.水利部综合事业局,北京100053)摘要: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60mm�h、坡度5°、径流面与入渗面长度比为1∶2;2)雨强30mm�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。关键词:产流;积水;入渗;降雨;侵蚀;模型中图分类号:S152.7文献标识码:A文章编号:100226819(2006)0820007205雷廷武,潘英华,刘汗,等.产流积水法测量降雨侵蚀影响下坡地土壤入渗性能[J].农业工程学报,2006,22(8):7-11.LeiTingwu,PanYinghua,LiuHan,etal.Measurementofrainfall2erosionimpactedsoilinfiltrationcapabilityofslopelandwithrun2on2pondingwater[J].TransactionsoftheCSAE,2006,22(8):7-11.(inChinesewithEnglishabstract)收稿日期:2005207205修订日期:2005211207基金项目:国家973项目(2002CB111502);国家高技术研究发展计划(863计划)(2002AA6Z3021);国家自然科学基金(50179035)作者简介:雷廷武(1958-),男,博士,教授,博士生导师,从事土壤侵蚀及水土保持研究。北京中国农业大学水利与土木工程学院,100083。Email:ddragon@public3.bta.net.cn0引言土壤水入渗(Infiltration)是指水进入土壤的过程,通常是通过全部或部分地表向下的流动过程(Bouwer,1986;Hillel,1998)[1,2]。这一过程受供水和土壤入渗性能的影响,决定着进入土壤或产生径流的水的数量。土壤的入渗性能(Infiltrability或Infiltrationcapability)是指在(由土壤确定的)大气压下,充分供水条件下,单位时间内单位面积上土壤表面的入渗通量。通常(实际)入渗率和土壤的入渗性能用m�s(即m3�s·m2)表示,具有速度的单位。土壤的降雨入渗性能对研究水文过程(Singh,2000)[3]、作物水分利用、灌溉管理、土壤侵蚀(蒋定生等,1997)[4]、土壤水分与溶质运移等方面非常重要。首先,土壤的入渗性能确定了地表水流(Brooks等,1997)[5],而地表水流及其汇集与河流洪水预报、水库水资源量估算、灌溉用水调度、随径流发生的污染物迁移有关;土壤的入渗性能同时确定了一定降雨条件下进入土体的水量,用于补充地下水、或转化为可为作物吸收利用的土壤水、并与作物的灌溉制度有关(Hillel,1998)[2];降雨入渗后径流的发生则与土壤的水蚀密切相关(Brooks等,1997)[5];最终,土壤入渗性能是与土壤的理化性质密切相关的,入渗性能的不同在很大程度上反映了土壤性质的不同。土壤的入渗能力与土壤质地、结构、地面坡度、土壤剖面含水量有关,但总是随入渗时间的推移而逐渐降低(Hillel,1998;Scott,2000)[2,6],而最终趋于一个常数—稳定入渗率。只有当向地表的供水达到或超过土壤的入渗能力时,土壤的实际入渗率才等于土壤的入渗能力。这即是测量土壤入渗能力的基本条件。一种测量土壤入渗率的方法是用人工降雨器。Peterson等(1986)[7]、Odgen(1997)[8]等报道了采用喷灌设施进行人工模拟降雨测量入渗产流的装置。袁建平等(1999)[9]研制了一套便于运输的滴头式野外坡地土壤入渗产流的试验装置。这些类似的装置受降雨强度的限制,不能测量得到早期很高的土壤水入渗率,土壤入渗为处于供水限制条件...