【摘 要】
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再生水用于灌溉是解决农业用水紧张局势的一条有效途径,但再生水成分复杂,与清水的水质差异较大,因此其水分运动特性也会有所不同;长期使用再生水灌溉还会引起一定程度的土壤污染,使得土壤产生斥水性。为确定不同土壤再生水灌溉的水质指标,并对其应用提供一定的指导,本文选用亲水性和斥水性土壤以及5种再生水和自来水进行了土壤水分特征曲线的测定试验以及一维入渗试验,并针对再生水长期灌溉产生的不同斥水程度的土壤进行一
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再生水用于灌溉是解决农业用水紧张局势的一条有效途径,但再生水成分复杂,与清水的水质差异较大,因此其水分运动特性也会有所不同;长期使用再生水灌溉还会引起一定程度的土壤污染,使得土壤产生斥水性。为确定不同土壤再生水灌溉的水质指标,并对其应用提供一定的指导,本文选用亲水性和斥水性土壤以及5种再生水和自来水进行了土壤水分特征曲线的测定试验以及一维入渗试验,并针对再生水长期灌溉产生的不同斥水程度的土壤进行一维入渗试验,得到以下结论:(1)水质综合指标越大,土壤水分特征曲线越向左偏移,基质吸力相同时土壤含水率越小,即土壤水分越易吸出;土壤进气值与水质综合指标呈线性负相关;随着水质综合指标的增加,斥水和亲水黏壤土的极微孔隙降低、中等孔隙和大孔隙增加,微孔隙和小孔隙在各水质之间差异不明显;田间持水率、凋萎系数、有效水和易利用水均随着综合水质指标的增大而减小,但再生水处理的田间持水率、易利用水比例降低并不显著。(2)再生水水质对斥水性黏壤土和亲水性砂壤土入渗过程中的累积入渗量和湿润锋有较大影响,水质综合指标越大,经过相同入渗时间土壤累积入渗量和湿润锋运移距离越大。吸渗率S与化学需氧量(COD)之间存在幂函数关系,吸渗率S和湿润锋系数a的比值与水质综合指标ZF之间存在二次多项式关系,曲线中存在最小值。土壤斥水性会抑制土壤的入渗,但再生水进行灌溉时,若水质综合指标ZF足够大,斥水性对砂壤土入渗的抑制作用会减小。(3)土壤斥水性会抑制土壤的入渗,斥水强度越大,湿润锋的运移速度越慢,入渗率越慢;斥水性导致入渗过程中湿润锋运移不均匀,且不均匀程度随斥水程度增大而增大;Kostiakov模型更适于描述不同斥水程度的土壤入渗率与时间的关系。斥水性导致入渗停止时土壤剖面的含水率比亲水土壤小;同时在再分布阶段抑制土柱上层的土壤水分的蒸发,也延缓了土柱下层土壤水分的运移,斥水程度越大,再分布越慢,含水率变化较小,原湿润锋下方湿润体积也越小。(4)使用再生水灌溉斥水性土壤时,为了避免灌溉深度超出计划湿润层,提高土壤的有效灌溉深度,应减少灌溉时间,采用高频小流量的灌溉方式。亲水砂壤土灌溉用水的COD和ZF分别小于170 mg L-1和0.59,斥水砂壤土灌溉用水的COD和ZF分别小于140 mg L-1和0.10。黏壤土则主要需要考虑再生水水质对生态、环境、作物以及人体健康的影响。该研究对再生水的大面积灌溉有一定的指导意义。
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