盐分对土壤水分特征曲线的影响

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1、灌溉排水学报2014年8月第33卷第4/5期JournalofIrrigationandDrainage文章编号:1672-3317(2014)04/05-0228-05*盐分对土壤水分特征曲线的影响谭霄,伍靖伟,李大成,黄介生(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072)摘要:为研究盐分对土壤水分特征曲线的影响,采用离心法测定不同5种含盐量下(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%)含NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、MgSO4土壤的土壤水分特征曲线,并设空白对照。结果表明,盐分使土壤水分特征曲线向右偏移,土壤持水

2、性增大;随着含盐量的增加,土壤水分特征曲线偏移减少,持水性有所降低;而盐分种类对土壤水分特征曲线的影响无明显规律,各溶质间差异较小。VG模型参数θs、α、n与含盐量的相关性较高;修正VG模型能够较好预测含盐土壤的水分特征曲线。关键词:盐分;土壤水分特征曲线;模型;RETC中图分类号:S152.7文献标志码:Adoi:10.13522/j.cnki.ggps.2014.04/05.049谭霄,伍靖伟,李大成,等.盐分对土壤水分特征曲线的影响[J].灌溉排水学报,2014,33(4/5):228-232.1材料与方法供试土壤取自内蒙古河套灌区义长灌域永

3、联试验站,土壤质地为粉质壤土。土样经纯水洗盐、自然风干,研磨过2mm筛备用。土样初始体积含水率为2.06%,初始含盐量为0.115%,pH为7.325。供试土壤按密度1.5g/cm3分层均匀压实回填入容积100cm3的环刀内。将回填完成后的环刀样浸泡[2]在不同溶质、不同质量浓度的溶液中,水面高度略低于土壤表面,浸泡12~24h,使样品逆向吸水饱和,每种溶液处理2个重复。将NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、MgSO4共5种溶质,分别配置成5种不同含盐量(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%)的溶液,即饱和后的含盐量,其值低于实际溶液

4、,并设1个空白组,共26组。采用KOKUSAN公司生产的H1400pF离心机测定土壤脱水过程的持水特性,参考文献[3],转速设置为1000、1700、2200、3100、3800、4400、4900、7000、8500r/min,离心时间均为90min;并采用游标卡尺测量每个转速下土壤的压缩量。离心结束后,将土样烘干称质量,并计算各个转速下的土壤质量含水率,并换算为土壤体积含水率。通常情况下,计算吸力时不考虑土样的压缩,即土样在离心过程中干密度不变;但当转速不低于6000[3]r/min时,不考虑土样压缩的吸力计算误差较大,故均采用考虑土样压缩的改

5、进公式计算吸力,改进公式为:-62[r-(l+h)](3r+l+h)(1)H=1.398×10n11式中:H为一定转速下的土壤吸力(cm);n为旋转速度(r/min);r为离心机轴心到土样底部的旋转半径(cm);l为离心机轴心到离心盒盖顶端的距离(cm);h1为土壤压缩高度(cm)。2结果与分析2.1盐分对土壤水分特征曲线影响规律土壤结构对土壤水分特征曲线的影响主要体现在土壤内部空隙大小及分布规律。试验土样均为回填土,孔隙分布较为均匀,但经过不同矿化度溶液处理后土壤结构发生了变化,若将土壤中的孔隙假想为各种孔径的圆形毛管,那么土壤水吸力和毛管直径的

6、关系可以表示为:*收稿日期:2014-03-08基金项目:国家自然科学基金项目(51279142;51379151)作者简介:谭霄(1988-),男,四川攀枝花人。博士研究生,主要从事土壤水热盐运移及数据同化方向研究。E-mail:pzhtx54@163.com通讯作者:伍靖伟(1974-),男,教授。E-mail:jingweifr@gmail.com228s=4σ/d(2)式中:σ为水的表面张力系数,室温下一般为75×10-5N/cm,盐分对其影响较小,可忽略不计;d为当量孔径(mm);s为土壤水吸力(Pa)。根据土壤水吸力值,由式(2)可计算

7、出当量孔径,反映不同处理土壤中孔隙大小的分布。若土壤含水率θ1、θ2对应的当量孔径分别为d1、d2,则土壤中孔径在d2与d1之间的孔隙所占体积比例为θ2-θ1。因此,可根据不同处理土壤水分特征曲线的变化,分析各处理对土壤孔隙大小分布的影[1]响。图1反映了涵盖土壤主要离子的5种溶质在不同质量分数下的土壤水分特征曲线变化。图中拟合曲线1、2、3、4、5、0,分别表示含盐量0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1%、0的拟合曲线。图1不同质量分数溶液处理后的土壤水分特征曲线从图1可看出,土壤脱湿过程中曲线较为平缓,这是因为:低吸力阶段的土壤水分主要由

8、大孔隙保持,较小的吸力变化能够引起较大的含水率变化;随着吸力增大,水分由越来越小的孔隙保持,脱水过程越来越难,故曲线变得陡

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