交替供水條件下土壤入滲特性與水鹽分布特征研究

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1、灌溉排水學(xué)報(bào)２０１５年４月第３４卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章編號：１６７２－３３１７（２０１５）０４－００５５－０６交替供水條件下土壤入滲特性與水鹽分布特征研究劉靜妍１，畢遠(yuǎn)杰２，孫西歡３，郭向紅１，馬娟娟１，嚴(yán)亞龍１（１．太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，太原０３００２４；２．山西省水利水電科學(xué)研究院，太原０３００２４；３．山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，太原０３００２４）摘要：采用室內(nèi)一維垂直土柱入滲試驗(yàn)，對交替供水條件下微咸水連續(xù)及間歇入滲的土壤入滲特性及水鹽分布特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在灌水時(shí)間相同的情況下，

2、交替連續(xù)入滲隨著交替次數(shù)的增加，濕潤鋒推進(jìn)深度及累積入滲量都有一定程度的增加，而交替間歇入滲趨勢與之相反。在咸淡交替供水方式下濕潤鋒和累積入滲量的線性函數(shù)關(guān)系未發(fā)生本質(zhì)上的改變。隨著交替次數(shù)的增加，間歇灌溉的土壤含水率變化率顯著降低。在淡咸順序下，電導(dǎo)率呈現(xiàn)兩端積鹽現(xiàn)象，而咸淡順序下，電導(dǎo)率整體趨于上升趨勢。后期灌溉水質(zhì)對于表層電導(dǎo)率影響較大。關(guān)鍵詞：微咸水；交替灌溉；累積入滲量；濕潤鋒；電導(dǎo)率中圖分類號：Ｓ２７４．３文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０４．０１２劉靜妍，畢遠(yuǎn)杰，孫西歡，等．交替供水條件下土壤

3、入滲特性與水鹽分布特征研究［Ｊ］．灌溉排水學(xué)報(bào)，２０１５，３４（４）：５５－６０．０引言［１］我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的６２．６％，其中９７％采用地面灌溉，農(nóng)業(yè)灌溉用水［２］有效利用率只有３０％～４０％，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家（７０％～８０％）。多方位、多角度、多途徑開發(fā)水資源對于農(nóng)業(yè)用水的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。我國淺層地下微咸水資源較為豐富，咸水、微咸水的利用逐步受到人們的重視。國內(nèi)外都有利用微咸水［３－９］灌溉的試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，并取得了一定的成果。微咸水供水模式主要有以下３種：直接利用微咸水灌溉、微咸水與淡水混合灌溉和微咸水與淡水

4、交替灌溉。微咸水灌溉方式主要有淹灌、溝灌、噴灌、滴灌、畦灌和波［１０－１１］［１２］涌灌。研究表明，相同水質(zhì)情況下，灌水模式不同，灌水效果不同。不當(dāng)?shù)奈⑾趟喔葧斐赏寥罎摚郏保常保叮菰邴}漬化的危險(xiǎn)，這種狀況決定了微咸水灌溉的特殊性與復(fù)雜性，應(yīng)該制定合理的灌水制度滿足作物和［１７］土壤需求。因此采用合理的灌溉模式對于安全高效地利用微咸水進(jìn)行灌溉，對于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、旱澇保收，具有重要的指導(dǎo)意義。國內(nèi)外主要集中研究微咸水的不同供水方式和灌溉方式，但將二者結(jié)合的研究甚少。為此，結(jié)合交替灌溉供水方式和連續(xù)灌溉、間歇灌溉灌溉方式，研究“交替連續(xù)”、“交

5、替間歇”灌溉模式下土壤入滲特性及水鹽分布特征，為微咸水的合理利用提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。１材料與方法１．１試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)土樣試驗(yàn)裝置包括試驗(yàn)土柱和供水設(shè)備二部分。土柱由內(nèi)徑１５ｃｍ、高１００ｃｍ的有機(jī)玻璃圓筒加工而成。為方便取樣，在土柱側(cè)面每隔５ｃｍ開一直徑為２ｃｍ的圓形取樣口。供水裝置為馬氏筒，供水水頭控制在１～２ｃｍ。試驗(yàn)裝置如圖１所示。收稿日期：２０１４－１０－２０基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（５１１０９１５４，５１２０９１３１）；教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目（２０１１１４０２１２０００６）；山西省青年科技研究基金資助項(xiàng)目（２０１２０２１０２６－２

6、）；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（２０１１０３１１０１８－１）；山西省高等學(xué)校創(chuàng)新人才支持計(jì)劃項(xiàng)目作者簡介：劉靜妍（１９８８－），女，山西太原人。碩士研究生，主要從事微咸水灌溉及土壤水鹽運(yùn)動(dòng)理論與技術(shù)方面研究。Ｅ－ｍａｉｌ：２９７２２１４５７＠ｑｑ．ｃｏｍ５５表１土壤基本物理性質(zhì)各級顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％深度／ｃｍ土壤質(zhì)地ｄ≥０．０２ｍｍ０．０２ｍｍ＞ｄ≥０．００２ｍｍｄ＜０．００２ｍｍ０～２０２５．４７３３．８８４０．６５黏壤土２０～４０３１．７４３５．５１３２．７５黏壤土４０～８０２２．４０３３．８９４３．７１黏壤土８０～１５０２２．４０４４．２４３３．３６黏

7、壤土圖１試驗(yàn)裝置示意圖試驗(yàn)土樣取自山西省水利科學(xué)研究院節(jié)水高效示范基地，取地表至１５０ｃｍ深度的土樣，經(jīng)混合、風(fēng)干、碾壓、過篩（篩孔徑為１ｍｍ），對土壤進(jìn)行顆粒分析。試驗(yàn)土壤為黏壤土，初始土壤質(zhì)量含水率３．６％，土壤體積質(zhì)量１．４２ｇ／ｃｍ３。土壤顆粒組成如表１所示。試驗(yàn)用水取自試驗(yàn)基地地下水，其中深層地下水礦化度為１．７ｇ／Ｌ，淺層地下水礦化度為５ｇ／Ｌ，不同入滲水質(zhì)采用淺層地下水與深層地下水按不同比例配置而成。１．２試驗(yàn)內(nèi)容及方法具體試驗(yàn)內(nèi)容如下：咸淡水交替連續(xù)、間歇入滲為灌溉模式，以不交替的混合水樣連續(xù)入滲為對照，咸淡水交替試驗(yàn)中咸水礦化度５

8、．０２ｇ／Ｌ，淡水為１．７５ｇ／Ｌ。不交替混合水樣礦化度為３．３８５ｇ／Ｌ?？?cè)霛B水量６００ｍＬ，咸、淡水量均為３００ｍＬ