西安地区人工林土壤干层与水分恢复研究

为查明西安地区土壤干层和丰水年之后的土壤水分的恢复,利用烘干法研究了人工林地土壤含水量。结果表明,西安地区丰水年极端降水前杨树林,法国梧桐林、中国梧桐林和苹果林地大约1.5～4m深度范围内土壤含水量分别为9.3%、9.0%、9.7%和9.1%,普遍存在土壤干层,干层厚度约2.5m。丰水年之后土壤水分得到了很好的恢复,干层全部消失。经过1a左右的入渗,水分恢复深度可达6m左右。根据丰水年之后土壤含水量的不断消耗确定,西安地区丰水年之后一般经过3～4a左右的时间,人工林地的干层将会再次出现。发育弱的土壤干层并未影响到人工林的正常生长,表明在西安或与西安类似降雨量的黄土高原其他发展人工乔木林是可行的。     

宁南旱区紫花苜蓿土壤干层水分特征及时空动态

通过连续两年对宁南山区不同生长年限的苜蓿土壤深层水分进行测定,结果表明：①随着苜蓿生长年限的增加,土壤整体上干燥化程度加剧。 2004年测定的4、7和12年生苜蓿地0~700cm土层平均含水率分别为5.30%、5.22%和5.01%,2005年测定的3、6和10年生苜蓿地0~800cm平均含水率分别为6.26%、5.60%和5.27%。3年生以后,苜蓿根系已达300cm以下,对300~800cm土层水分消耗强烈,而对300cm以上土层水分消耗减缓。②根据不同生长年限苜蓿土壤深层水分分布和动态分析,可将土壤剖面分为4个层次：降水蒸发易变层（0~100cm）、降水继续扩散层（100~300cm）、根系耗水干燥层（300~800cm）和深层储水调节层（800~1000cm以下）。③苜蓿在6年生前,耗水深度和干层厚度逐年迅速增加;6年生时耗水深度和干层厚度均超过1000cm,0~1000cm平均含水率仅5.73%,土壤水分亏缺严重;7~12年生苜蓿生长衰退,耗水深度和干层厚度有所减小,300~700cm干层湿度仅维持在4.00%左右,而800~1000cm水分有回升现象。     

黄土高原不同降水量区旱作苹果园地水分生产力和土壤干燥化效应模拟与比较

为了揭示黄土高原旱作苹果园深层土壤干燥化对果园产量的长远影响,确定果园适宜利用年限,应用WinEPIC模型定量模拟分析了1965—2009年黄土高原半湿润区洛川、半湿润易旱区白水、半干旱区延安、半干旱易旱区静宁等不同降水量区旱作苹果园地水分生产力演变和深层土壤水分动态变化规律,并比较了其区域差异。结果表明：洛川、白水、延安和静宁果园产量均呈现出“先逐年升高达到最大值,之后随当地降雨量变化而波动性降低”趋势,45 a平均值分别为26.05、23.89、22.29和20.51 t/hm²;1~20 a生果园平均年耗水量均高于同期年降水量,导致果园深层土壤干燥化强烈,洛川1~22 a生、白水1~21 a生、延安1~18 a生、静宁1~16 a生的土壤逐月有效含水量呈明显波动性降低趋势,年均土壤干燥化速率分别为59.6、56.9、63.9和64.9 mm/a,静宁>延安>洛川>白水,此后苹果园地土壤有效含水量在较低水平上随季节降水变化波动;洛川、白水、延安和静宁苹果园地0~15 m土层土壤湿度剖面分布变化剧烈,土壤湿度逐年降低,土壤干层出现时间分别为13 a生、11 a生、7 a生和6 a生,土壤干层逐年加厚,在20 a生时均已超过11 m,21 a生以后3~15 m土层土壤湿度保持相对稳定的干燥化状态;4个试点果园水分生产力和土壤干燥化效应区域差异显著,果园土壤水分可持续利用年限为20~25 a。     

黄土高原半湿润区苜蓿草地土壤干层形成及氮素消耗研究

为掌握苜蓿连续种植多年土壤干层的形成规律及氮素的消耗规律,促进黄土高原地区苜蓿草地合理施肥及草田轮作,论文系统研究了3年、4年、6年、12年、14年、18年及26年生紫花苜蓿草地土壤干层及氮素的消耗。结果表明:黄土高原地区土壤干层可分为轻度干层（9~11%）、中度干层（7~9%）、重度干层（<7%）三级。荒地在80~100cm土层,出现轻度干层;苜蓿草地土壤干层出现的区域为140~600cm土层,随生长年限的延长,土壤干层厚度向下延伸,干化程度加剧,苜蓿生长至12年,出现中度干层,干层范围达到500cm土层。不同生长年限苜蓿草地土壤碱解氮含量呈现规律性的变化,即随土层深度的增加,碱解氮含量下降,300cm土层以下,变化趋势平缓;苜蓿生长至26年,0~200cm土壤上层的氮素有一定恢复,而200~1000cm深层土壤氮素难以恢复。研究表明,在黄土高原半湿润区紫花苜蓿生长6年以后,应对苜蓿草地进行合理施肥,实施粮草轮作,以维持土壤氮素平衡,持续提高土地生产力水平。     

黄土高原不同类型旱区旱作粮田深层土壤干燥化特征

随降水量趋势性减少和粮食产量不断提高,黄土高原旱作粮田深层土壤干燥化现象日益显现。在黄土高原不同类型旱区,测定了32类旱作粮田0～600cm土层土壤湿度,分析和比较了各类粮田深层土壤贮水量、土壤湿度剖面分布和土壤干燥化强度。结果表明：①32类旱作粮田0～600cm土层土壤湿度、土壤贮水量和土壤有效贮水量分别为13.90%、1084.4mm和573.7mm,其中有16类粮田发生了土壤干燥化现象,土壤水分过耗量平均值85.1mm;②有28类旱作粮田100～400cm土层为土壤干层,其中夏粮田土壤干层厚度大于秋粮田,最大耗水深度接近或超过600cm;③32类旱作粮田和16类干燥化粮田土壤干燥化指数分别为110%和83%,分别属于无干燥化和轻度干燥化强度,土壤干层厚度平均值为267cm,以半干旱偏旱区粮田土壤干燥化程度最严重。     

黄土高原地区土壤田间持水量的计算

研究应用土壤类型图和土壤剖面数据库,通过不同土壤质地标准转换,识别黄土高原地区土壤质地类型。在此基础上,应用土壤转换函数法和土壤质地信息进行1m深度内土壤田间持水量的计算,再根据土壤质地信息和植被类型数据进行有效土壤厚度的估算。结果表明,该参数在黄土高原地区有很大的差异,大体趋势是从东南向西北逐渐降低。西北部土壤田间持水量较低,大部分地区为200~300mm;河套地区较高,为400~500mm;中部地区为300~400mm,少数的森林区域可以达到500~600mm。东南部的土田间持水量较高,大部分区域为400~500mm;森林区域可以达到700~800mm。     

黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力与土壤水分动态的模拟研究

在EPIC模型介绍和模拟精度验证的基础上,利用EPIC模型对黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力和土壤水分动态进行了中期(12a)和长期(30a)评价定量模拟研究。结果表明:(1)在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;(2)在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力呈现波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性显著,但土壤干燥化趋势并不明显;(3)综合分析认为,在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬地麦田土壤干燥化只是一种短期现象,不会导致长期性土壤强烈干燥化现象发生,但产量随降水量变化的波动性不可避免。     

平原井灌区土壤水库调蓄能力分析

20世纪80年代以来,由于干旱少雨,北方井灌地区农田地下水位普遍下降,由此使得农田土壤的蓄水能力发生变化。论文根据北京市水利科学研究所在北京市东南郊水资源试验区取得的试验资料,以0～3m土层作为土壤水库的界定深度,分析其对降雨的调蓄能力;经计算,1991～1995年间,春末夏初雨季前,土壤水库的有效调节能力,多年平均值为137.4mm(0～2m)和188.8mm(0～3m)。分析表明,0～3m层土壤有很好的蓄雨调节能力,雨季平均有近85%的降水量滞蓄在3m土层内,其余蒸腾、蒸发散失或补给地下水。研究认为,在田间采取一定的拦蓄水措施,即使遇到10年一遇24小时p=200mm这样的大暴雨,是可以做到农田地表不产流或少产流,从而最大限度地拦蓄汛期降水,增加土壤水资源量的。     

巴丹吉林沙漠高大沙山区沙层含水量与水分来源探讨

为了查明巴丹吉林沙漠高大沙山区沙层含水量、水分来源等问题,于2009年5月大沙山区进行了15个5 m深钻孔的采样研究。结果表明,巴丹吉林沙漠高大沙山区干沙层分布深度比降水较多地区干沙层分布深度大,湿沙层含水量比降水多的地区低,指示该区的湿沙层含水量一般小于2%是当地气候条件下的正常现象。该区沙层水分主要以薄膜水的形式存在,并具有向下运移的特点,表明完全有可能成为湖水和地下水的来源之一。高大沙山区沙层含水量空间差异明显,洼地含水量最高与平地含水量较高,是大气降水向地下入渗的渠道。高大沙山区厚度小的干沙层的存在表明该区沙层水分受蒸发作用影响深度小,这能够有力促进大气降水通过入渗转化为地下水,这是在极端干旱气候条件下大气降水有可能入渗到达地下水位并成为湖水来源的主要原因。该区水分具有正平衡的显示,这是沙层水分入渗快和受蒸发作用影响深度小造成的,属于沙层水理性质决定的水分正平衡。     

黄土高原关键带土壤水分空间分异特征

地球关键带是人类生存和发展的关键区域。关键带发生的一系列物理、化学和生物过程与人类活动密切相关。土壤水分是黄土高原关键带的关键要素,同时又是黄土高原植被恢复与生态环境重建的决定因子。为揭示黄土高原关键带土壤水分的空间分异特征,采用网格(50m×50m)布点,雨季结束后采集0~500cm深度土壤样品,结合室内分析,结果表明:黄土高原小流域中73个样点0~500cm的土壤含水量分布范围介于1%~23%之间,降水对0~100cm土层的土壤水分补充明显;土壤水分在水平和垂直方向都表现出明显的空间异质性,在不同方向上的水分控制过程有所不同,是对土地利用方式、植被类型、地形要素、土壤质地等多因素综合响应的结果。充分理解关键带土壤水分空间的分异规律及其主控因素有助于该区小流域综合治理中的植被建造与布局,也有助于对该区土壤水文和生物地球化学过程的理解。     

生活垃圾填埋过程含水率变化研究

为分析垃圾在好氧和厌氧条件下降解过程中含水率变化的规律,采用时域反射测量(time domain reflectometry,TDR)技术监测了垃圾填埋过程中含水率的变化情况.结果表明,填埋过程中垃圾体积含水率随时间逐渐增大,垃圾持水性能不断提高.好氧初期垃圾内水量变化与含水率变化正相关,好氧后期则为负相关;厌氧填埋过程中,垃圾沉降压缩是含水率变化的主要原因.垃圾TDR读数与基于物质衡算的垃圾体积含水率计算值之间有较好的相关性,好氧填埋过程两者最大偏差约为±5%,厌氧填埋过程两者最大偏差约为±2%,TDR技术适用于实际填埋工程的含水率测量.     

可燃药筒吸水性研究

采用称量法研究了某卷制结构可燃药筒干燥脱水特性和吸水特性,筒壁材料的干燥失水率与干燥时间的关系,平衡吸水量与环境湿度的关系以及试样厚度对吸水速率的影响.结果表明,可燃药筒筒壁在烘干条件下失水达到恒定的时间以及在常温潮湿环境下达到湿度平衡的时间随试样厚度的增加而延长;在潮湿环境中的平衡吸水量随环境的相对湿度增加而增加,在...     

Moisture distribution in sludges based on different testing methods

Moisture distributions in municipal sewage sludge, printing and dyeing sludge and paper mill sludge were experimentally studied based on four different methods, i.e., drying test, thermogravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA) test, thermogravimetricdifferential scanning calorimetry (TG-DSC) test and water activity test. The results indicated that the moistures in the mechanically dewatered sludges were interstitial water, surface water and bound water. The interstitial water accounted for more than 50% wet basis (wb) of the total moisture content. The bond strength of sludge moisture increased with decreasing moisture content, especially when the moisture content was lower than 50% wb. Furthermore, the comparison among the four different testing methods was presented.The drying test was advantaged by its ability to quantify free water, interstitial water, surface water and bound water; while TG-DSC test, TG-DTA test and water activity test were capable of determining the bond strength of moisture in sludge. It was found that the results from TG-DSC and TG-DTA test are more persuasive than water activity test.     

EnKF优化土壤湿度方程中参数的性能研究

集合卡尔曼滤波（EnKF）是一种灵活有效的序贯数据同化方法,解决参数优化问题具有优势：一是可以显式地考虑多源不确定性,从而避免对参数的过度调整来弥补其他来源的误差而产生次优参数;二是实时处理最新更新的观测数据,从而不需要存储和同时处理所有历史数据;三是使用集合和蒙特卡罗方法来表征和预报相关误差统计量,不需要封闭解逼近,易于实施。论文借助一维土壤湿度模型,通过观测系统模拟试验的方式,评估EnKF对水力学函数参数的优化效果。结果表明,敏感参数更易得到最优估值,优化效果不受初始猜测及观测误差设置等的影响。和直观想法相反,增加同化频率可能会使估值结果不稳定。     

变色硅胶干燥剂吸湿性能研究

根据实验数据,作出变色硅胶吸湿量和吸湿时间的图形,通过分析二者关系的特点,建立吸湿量Q和吸湿时间f的函数关系;并依据函数关系对实验数据进行拟合,进而得到函数的各个参数,从而求得函数的具体表达式,为得到任意时刻变色硅胶的吸湿量提供了依据。通过函数关系可计算各个时刻变色硅胶的吸湿量,为环境湿度的控制提供参考依据。     

东北地区土壤湿度的区域性预报模型研究

基于东北地区近30 a（1981-2010 年）土壤湿度观测资料,采用CAST聚类方法进行土壤湿度区划,对各区域土壤湿度的时空变化特征展开分析,建立土壤湿度的分区预报模型。结果表明：东北地区中部的土壤湿度在近30 a 内呈上升趋势,其余部分则呈下降趋势,但北部的下降趋势较小,西部下降趋势较大;各区域土壤湿度的显著影响因子有所差异,但都与前一旬的土壤湿度和降水量有较大的相关性;利用1981-2007 年的数据建立各区域的土壤湿度预报方程,利用2008-2010 年的数据对预报方程进行检验,土壤湿度的预报平均相对误差小于13.67%,预测值与观测值较为接近,基本可反映土壤湿度的实际变化情况。     

高含水率垃圾与污泥混合堆肥实验研究

采用好氧堆肥工艺处理高含水率城市生活垃圾和脱水污泥。高含水率垃圾(含水率≥65%)经过一段时间静置预处理,含水率降至55%左右,破碎筛分,取筛下物和脱水污泥进行好氧堆肥。结果显示预处理垃圾和污泥在质量比1～3之间时,堆肥过程可以达到卫生化和稳定化的处理要求,质量比为1时升温速度快,堆肥周期短,有较好的堆肥效果;回用部分处理后堆肥可以大大缩短堆肥启动时间。     

Moisture distribution in sludges based on di erent testing methods

Moisture distributions in municipal sewage sludge, printing and dyeing sludge and paper mill sludge were experimentally studied based on four di erent methods, i.e., drying test, thermogravimetric-di erential thermal analysis (TG-DTA) test, thermogravimetricdi erential scanning calorimetry (TG-DSC) test and water activity test. The results indicated that the moistures in the mechanically dewatered sludges were interstitial water, surface water and bound water. The interstitial water accounted for more than 50% wet basis (wb) of the total moisture content. The bond strength of sludge moisture increased with decreasing moisture content, especially when the moisture content was lower than 50% wb. Furthermore, the comparison among the four di erent testing methods was presented. The drying test was advantaged by its ability to quantify free water, interstitial water, surface water and bound water; while TG-DSC test, TG-DTA test and water activity test were capable of determining the bond strength of moisture in sludge. It was found that the results from TG-DSC and TG-DTA test are more persuasive than water activity test.     

贵州省土壤水分状况估算及分析

土壤水分是重要的土壤内在属性,亦是土壤系统分类工作中重要基础性诊断特征。将贵州省86个气象站点地面气候数据与土壤可能蒸散量模型、月干燥度和年干燥度计算公式相结合,依据中国土壤系统分类对土壤水分状况的分级要求,对贵州省土壤水分状况进行初步评判,同时探讨土壤干燥度与可能蒸散量、降水量及温度间的相互关系。结果表明,贵州省土壤水分状况包括湿润和常湿润两种类型,51个县(市)的土壤属于"湿润"水分状况,其余35个县(市)土壤属于"常湿润"水分状况。自西向东,贵州省土壤水分状况由"湿润"逐渐演变为"常湿润",中部区域为两种土壤水分状况同时存在。相较于地区性降水量,可能蒸散量对土壤干燥度影响更大;与年均气温相比,年可能蒸散量与年均地表温度相关性更强。将贵州省土壤水分状况作为诊断特性应用于土壤系统分类时,应综合分析成土环境条件。     

填埋场内部水分运移数学模型研究进展

填埋场内部水分运移对渗滤液的水质和产生速率有重要影响。对于生物反应器填埋场。控制填埋场内部的水分分布是研究的关键之一。综述了填埋场内部水分运移数学模型的研究进展。指出了目前模型中存在的问题和今后研究的方向。