再生水灌溉条件下农田土壤优先流的演化过程与驱动机理研究

基本信息
批准号:51579020
项目类别:面上项目
资助金额:70.00
负责人:盛丰
学科分类:
依托单位:长沙理工大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:谌宏伟,危润初,叶红梅,石月珍,张利勇,龚柔艳,于泽兴,陈肖
关键词:
优先流有机污染物孔隙率盐分再生水
结项摘要

Reclaimed water irrigation saves precious water resources and alleviates the shortage of agricultural water supply. Besides, the nutrients and microelements in the reclaimed water promote the crop growth and grain output. However, the organic and inorganic materials in the reclaimed water will change the soil structure and characteristics, result in the evolution of preferential flow and transport behavior and the deposition of infiltrated materials. All these will enhance the contaminant risk of reclaimed water irrigation projects. To reveal the evolution and driving mechanism for the preferential flow in unsaturated soil under reclaimed water irrigation, laboratory experiments using repacked soil columns are designed to study and illustrate the impacts of suspended solids, oils, surfactants and salts on the change of soil structure and characteristics and the evolution of preferential flow. The effects of soil type, reclaimed water irrigation patterns and contaminants concentration on these impacts will also be studied and clarified. Besides, plot experiments irrigated with reclaimed water are also designed to be conducted in field to study the synthetic action of all the materials in the reclaimed water on the change of soil structure and characteristics and also the evolution of preferential flow. This research is very valuable for the design of reclaimed water irrigation schedule, contaminant risk control and eco-environment protection.

再生水灌溉农田既可节约宝贵的水资源、缓解农业用水紧缺,同时再生水中的多种营养元素和微量元素可促进作物生长、提高粮食产量。但再生水中的污染物质进入农田后将引起土壤结构和性质的变化,进而改变水和污染物质在农田土壤中的输移路径和沉积分布,从而增大再生水农田灌溉工程的环境污染风险。为揭示再生水灌溉条件下农田土壤优先流结构的演化过程和驱动机理,本项目将通过室内土柱试验系统研究再生水中的悬浮固体、油脂、表面活性剂和盐分对土壤结构和性质的影响以及对土壤优先流结构演化的作用,阐明这些影响和作用随土壤类型、再生水灌溉模式以及污染物浓度的变化特征。此外,本项目研究也将开展再生水农田小区灌溉试验,研究再生水中多种污染物质的综合作用对土壤结构和性质的影响以及对土壤优先流结构演化的驱动机理。本项目研究对再生水农田灌溉制度制定、污染风险控制和生态环境保护都具有重要的研究意义。

项目摘要

再生水灌溉农田缓解了农业用水紧缺,但再生水中的污染物质进入农田后增大了环境污染风险。本项目研究了再生水中的悬浮固体、盐分、油脂和表面活性剂对土壤结构性质和水流运动特征的影响。研究结果表明,(1)灌水中悬浮固体浓度越大,受灌土壤容重越大、孔隙率和地表入渗能力越小、优先流的非均匀性越强;低频率、大定额的灌水使悬浮固体更多聚集在表层土壤中,导致土壤容重增大、孔隙率减小,诱发土壤分层,加剧优先流的非均匀性;清水淋洗无法将灌水引入的悬浮固体淋洗至深层土壤,不能改变土壤的板结趋势。(2)适度的盐分浓度、较低的灌水频率但较大的灌水定额、含盐灌溉水-清水交替灌溉均有利于提升土壤团聚体的稳定性、抑制土壤板结、改善受灌土壤的地表入渗性能、降低优先流的非均匀性。(3)随灌水进入到受灌土壤中的油脂主要集中在优先流通道中快速运动,优先流湿润锋处的土壤油脂浓度较高且不受灌溉水中油脂浓度的影响;高频率、低定额的含油脂灌溉水灌溉有利于进入到受灌土壤中的油脂向深层土壤运动,使得斥水性土层厚度增大,导致优先流的非均匀性增大;油脂对受灌土壤团聚体的再团聚作用只有在其浓度较高时才能形成,含油脂灌溉水-清水交替灌溉因降低了受灌土壤的油脂浓度反而导致土壤团聚体分散和破碎。(4)随着再生水中的阴离子表面活性剂浓度的增大和灌溉频率的增大,受灌土壤容重减小、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性增大、土壤斥水性增强、地表入渗能力降低、优先流的非均匀性增大;当再生水-清水交替灌溉中的清水淋洗频率增大时,受灌土壤容重增大、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性降低,但却降低了土壤的斥水性、增大了地表入渗能力并降低了优先流的非均匀程度,有利于节省灌水时间、提高灌水效率。本项目研究成果对再生水农田灌溉制度制定、污染风险控制和生态环境保护都具有重要的研究意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
2

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
3

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
4

中外学术论文与期刊的宏观差距分析及改进建议

中外学术论文与期刊的宏观差距分析及改进建议

DOI:
发表时间:2021
5

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180900
发表时间:2018

盛丰的其他基金

相似国自然基金

1

农田干缩裂隙与土壤优先流

批准号:51569023
批准年份:2015
负责人:朱磊
学科分类:E0902
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
2

灌溉条件下土壤优先流对病原细菌迁移的影响机制

批准号:41502241
批准年份:2015
负责人:郭晓明
学科分类:D0702
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
3

农田土壤干缩裂隙对土壤优先流的产生与影响机理研究

批准号:51179050
批准年份:2011
负责人:张展羽
学科分类:E0902
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

再生水灌溉对农田土壤碳氮循环过程的影响机理及模型构建

批准号:51279204
批准年份:2012
负责人:任树梅
学科分类:E1004
资助金额:82.00
项目类别:面上项目