交替供水条件下土壤入渗特性与水盐分布特征研究

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1、灌溉排水学报２０１５年４月第３４卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０４－００５５－０６交替供水条件下土壤入渗特性与水盐分布特征研究刘静妍１，毕远杰２，孙西欢３，郭向红１，马娟娟１，严亚龙１（１．太原理工大学水利科学与工程学院，太原０３００２４；２．山西省水利水电科学研究院，太原０３００２４；３．山西水利职业技术学院，太原０３００２４）摘要：采用室内一维垂直土柱入渗试验，对交替供水条件下微咸水连续及间歇入渗的土壤入渗特性及水盐分布特征进行研究。结果表明，在灌水时间相同的情况下，

2、交替连续入渗随着交替次数的增加，湿润锋推进深度及累积入渗量都有一定程度的增加，而交替间歇入渗趋势与之相反。在咸淡交替供水方式下湿润锋和累积入渗量的线性函数关系未发生本质上的改变。随着交替次数的增加，间歇灌溉的土壤含水率变化率显著降低。在淡咸顺序下，电导率呈现两端积盐现象，而咸淡顺序下，电导率整体趋于上升趋势。后期灌溉水质对于表层电导率影响较大。关键词：微咸水；交替灌溉；累积入渗量；湿润锋；电导率中图分类号：Ｓ２７４．３文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０４．０１２刘静妍，毕远杰，孙西欢，等．交替供水条件下土壤

3、入渗特性与水盐分布特征研究［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（４）：５５－６０．０引言［１］我国是一个农业大国，农业用水量占全国总用水量的６２．６％，其中９７％采用地面灌溉，农业灌溉用水［２］有效利用率只有３０％～４０％，远低于发达国家（７０％～８０％）。多方位、多角度、多途径开发水资源对于农业用水的可持续发展显得尤为重要。我国浅层地下微咸水资源较为丰富，咸水、微咸水的利用逐步受到人们的重视。国内外都有利用微咸水［３－９］灌溉的试验和生产实践，并取得了一定的成果。微咸水供水模式主要有以下３种：直接利用微咸水灌溉、微咸水与淡水混合灌溉和微咸水与淡水

4、交替灌溉。微咸水灌溉方式主要有淹灌、沟灌、喷灌、滴灌、畦灌和波［１０－１１］［１２］涌灌。研究表明，相同水质情况下，灌水模式不同，灌水效果不同。不当的微咸水灌溉会造成土壤潜［１３－１６］在盐渍化的危险，这种状况决定了微咸水灌溉的特殊性与复杂性，应该制定合理的灌水制度满足作物和［１７］土壤需求。因此采用合理的灌溉模式对于安全高效地利用微咸水进行灌溉，对于实现农业高产稳产、旱涝保收，具有重要的指导意义。国内外主要集中研究微咸水的不同供水方式和灌溉方式，但将二者结合的研究甚少。为此，结合交替灌溉供水方式和连续灌溉、间歇灌溉灌溉方式，研究“交替连续”、“交

5、替间歇”灌溉模式下土壤入渗特性及水盐分布特征，为微咸水的合理利用提供理论基础和实践依据。１材料与方法１．１试验装置及试验土样试验装置包括试验土柱和供水设备二部分。土柱由内径１５ｃｍ、高１００ｃｍ的有机玻璃圆筒加工而成。为方便取样，在土柱侧面每隔５ｃｍ开一直径为２ｃｍ的圆形取样口。供水装置为马氏筒，供水水头控制在１～２ｃｍ。试验装置如图１所示。收稿日期：２０１４－１０－２０基金项目：国家自然科学基金项目（５１１０９１５４，５１２０９１３１）；教育部博士点基金项目（２０１１１４０２１２０００６）；山西省青年科技研究基金资助项目（２０１２０２１０２６－２

6、）；山西省科技攻关项目（２０１１０３１１０１８－１）；山西省高等学校创新人才支持计划项目作者简介：刘静妍（１９８８－），女，山西太原人。硕士研究生，主要从事微咸水灌溉及土壤水盐运动理论与技术方面研究。Ｅ－ｍａｉｌ：２９７２２１４５７＠ｑｑ．ｃｏｍ５５表１土壤基本物理性质各级颗粒质量分数／％深度／ｃｍ土壤质地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、壤土图１试验装置示意图试验土样取自山西省水利科学研究院节水高效示范基地，取地表至１５０ｃｍ深度的土样，经混合、风干、碾压、过筛（筛孔径为１ｍｍ），对土壤进行颗粒分析。试验土壤为黏壤土，初始土壤质量含水率３．６％，土壤体积质量１．４２ｇ／ｃｍ３。土壤颗粒组成如表１所示。试验用水取自试验基地地下水，其中深层地下水矿化度为１．７ｇ／Ｌ，浅层地下水矿化度为５ｇ／Ｌ，不同入渗水质采用浅层地下水与深层地下水按不同比例配置而成。１．２试验内容及方法具体试验内容如下：咸淡水交替连续、间歇入渗为灌溉模式，以不交替的混合水样连续入渗为对照，咸淡水交替试验中咸水矿化度５

8、．０２ｇ／Ｌ，淡水为１．７５ｇ／Ｌ。不交替混合水样矿化度为３．３８５ｇ／Ｌ。总入渗水量６００ｍＬ，咸、淡水量均为３００ｍＬ