干湿循环过程中壤质黏土干缩裂缝的开闭规律

作     者：李文杰 张展羽 王策 朱文渊 陈于 Li Wenjie;Zhang Zhanyu;Wang Ce;Zhu Wenyuan;Chen Yu

作者机构：河海大学水利水电学院南京210098 河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室南京210098 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2015年第31卷第8期

页      面：126-132页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51179050) 江苏省高校优势学科建设工程资助项目(YS11001) 高等学校学科创新引智计划项目(B12032) 江西省水利厅科技项目(KT201109) 

主　　题：土壤 裂缝 含水率 干湿循环 开闭规律 几何形态特征 

摘      要：为研究干湿循环过程中农田土壤干缩裂缝的开闭规律,在室内试验的基础上,结合数字图像处理技术对壤质黏土干湿循环过程中土壤干缩裂缝网络几何形态特征进行了定量分析。结果表明：干燥过程中土壤含水率随试验时间的变化经历3个阶段。增湿过程中,含水率达到45%时裂缝完全闭合;裂缝面积率、长度密度、面积周长比与连通性指数分别在含水率增加到30%、32%、30%、35%时开始迅速减小。裂缝开裂与闭合是2个不可逆的过程。土壤水分在田间持水率和凋萎系数时裂缝几何参数统计表明,大多数裂缝面积在0~30 mm2之间,长度在0~40 mm之间。从田间持水率干燥到凋萎系数的过程中,裂缝面积与长度的频数分布均显著变化,从凋萎系数增湿到田间持水率的过程中,频数分布几乎没有变化。土壤含水率为凋萎系数时,干燥过程与增湿过程面积、长度的频数分布差异较小,而为田间持水率时差异明显。该成果有助于土壤干缩裂缝开闭机理及裂缝优先流的研究,为基于裂缝网络的精量灌溉制度的制定提供理论基础。