灌溉水中悬浮固体对土壤水分入渗性能的影响

盛 丰，方娴静，吴 丹，胡国华，危润初，谌宏伟

（1.长沙理工大学水利工程学院，长沙 410114；2.洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室，长沙 410114）

0 引 言

气候变化和人口的急剧增长正在加剧全球淡水危机和农业灌溉水资源短缺，严重危及了粮食安全和公共卫生[1]。美国地质勘探局（United States Geological Survey, USGS）指出全球2.5%的淡水资源中供人类使用的不足1%，且全球56%的灌溉农田位于水资源高度紧张或极度紧张的地区[2]。随着气候变化形式加剧，政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）预测21 世纪末地球干旱地区水资源矛盾将愈加凸显[3]，占全球淡水总提取量70%的淡水灌溉将受到严重威胁[4-6]。目前中国水资源开发已接近极限，随着中国生活水平的不断提高，工业和生活生态用水不断挤占农业用水，而新增用水量十分有限，且主要用于工业、生活和生态用水，农业灌溉用水不再增加[7]。在水资源紧缺致使粮食安全受到严重威胁的背景下，寻求一种可持续利用的水源——再生水用于农业灌溉已变得刻不容缓[8-9]。中国污水年排放量已经达到400 多亿m3，污水回收处理率也达到了70%，经回收处理后的污水转化为再生水将大大缓解农业灌溉用水的紧缺情况[10]。然而再生水中残留的盐分[11-12]、悬浮固体颗粒[13]、重金属[14-16]、病原体（病毒、细菌和原 生动物）[17-19]等各种物理、化学和生物物质的浓度均明显高于传统灌溉水，这些物质进入到受灌农田土壤中后将引起土壤结构改变[20-23]，进而增大入渗水流运动的不确定性、农田水资源管理难度以及地下水环境的污染风险。特别是再生水中的悬浮固体颗粒，其进入到土壤中后将使得土表结皮、土壤孔隙堵塞、土壤容重增大、地表入渗能力下降[24]，从而破坏土壤结构、增大土壤的非均质性，进而增大入渗水流运动的不确定性、农田水资源管理难度以及地下水环境的污染风险。长期以来，关于再生水灌溉的研究多集中于再生水灌溉对土壤氮磷等元素迁移与转化的影响[25]、对农作物生长机理和产量的影响[26]以及对重金属在土壤及作物中的迁移与富集等方面[27-28]，而较少涉及灌溉水中悬浮固体及其影响。除再生水外，悬浮固体也是常规灌溉水普遍含有的一种物质[29]，尤其是一些作为农田灌溉水源的多沙质河流（如我国黄河流域的灌区大多是以多泥沙河流为水源进行灌溉[30]）。因此，开展灌溉水中悬浮固体对土壤水分入渗性能的影响研究具有普遍和重要的意义。

1 试验与方法

1.1 试验设计

1.1.1 试验原材料

本文主要研究灌溉水中的悬浮固体在土壤孔隙中沉积而引起的土壤物理性质变化及其对水分入渗性能的影响。由于自然土壤本身具有非常明显的非均质性，引发和加剧了优先流结构的形成和发展，导致难以定量化灌溉水中悬浮固体对土壤物理性质和水分入渗性能的影响，因此，本研究利用人工填充的砂柱开展含悬浮固体灌溉水灌溉试验，试验用砂为经过水洗后的风干砂（物理和水动力性质参数如表1 所示），其粒径主要集中在100~500 μm（占总质量的86.09%）。事实上，砂柱也常被用来代替土柱用于研究水及溶质在土壤中的迁移、降解和转化过程[31-33]。经烘干法测定，本试验用砂的初始含水率可以忽略不计。

表1 试验用砂的物理和水动力性质参数 Table 1 Physical and hydrodynamic properties of sand for experiment

试验入渗框采用透明有机玻璃制成，以便观测侧面的水流运动结构；入渗框内壁尺寸（长×宽×高）为0.3 m× 0.3 m×0.5 m，如图1 所示。砂柱填充前，先在透水石板上铺设5 层纱网，将有机玻璃入渗框垂直置于纱网之上，以便入渗水顺利排出。根据设计容重（1.44 g/cm3）按5 cm一层分层填充砂柱，共填充9 层；预留5 cm 高度的入渗框作为灌水使用，以避免灌水溢出入渗框。悬浮颗粒粒径分布十分广泛，从0~100 μm 不等[34]。本试验所用的含悬浮固体灌溉水采用粒径在0~20 μm 范围内（马尔文2000型激光粒径分析仪测定）的煅烧高岭土与清水按照设计的悬浮固体浓度（如表2 所示）配置而成。试验所用的染色剂采用浓度为10 g/L 的亚甲基蓝溶液。亚甲基蓝在随水流运动的过程中分散到土壤中并将流动区域染成深蓝色，从而将水流所经过的区域（蓝色）显示出来。

图1 入渗框及砂柱侧面与水平剖面优先流结构 Fig.1 Infiltration frame and preferential flow observed form frame sides and horizontal soil layers

1.1.2 灌水入渗试验

灌水入渗试验于2016 年10 月－2017 年6 月在长沙理工大学水文实验室进行。为研究灌溉水中的悬浮固体对土壤水分入渗性能的影响，共设计3 种不同条件的试验：灌溉水悬浮固体浓度影响试验、灌水频率影响试验和含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式影响试验。灌溉水悬浮固体浓度影响试验采用悬浮固体浓度分别为0、1.0、5.0 和10.0g/L的灌溉水对试验填充砂柱进行灌溉；每天灌1 次，每次灌水量为20 mm，共灌溉20 次。灌水频率影响试验采用悬浮固体浓度为5.0 g/L 的灌溉水进行灌溉，共开展3 组不同灌水频率的试验：第1 组每天灌溉1 次，每次灌水量为20 mm，共灌溉20次；第2组每2天灌溉1次，每次灌水量为40 mm，共灌溉10次；第3组每4天灌溉1次，每次灌水量为80 mm，共灌溉5 次。含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式影响试验采用悬浮固体浓度为5.0 g/L 的灌溉水进行灌溉，共开展3 组不同交替灌溉模式的试验：第1 组仅采用含悬浮固体灌溉水进行灌溉，第2 组采用含悬浮固体灌溉水每灌溉3次后采用清水灌溉1 次，第3 组采用含悬浮固体灌溉水每灌溉1 次后采用清水灌溉1 次；各试验每天灌1 次，每次灌水量为20 mm，共灌溉20 次。为减少单次试验可能带来的误差，各试验条件下均开展2 个重复试验。各试验的试验条件设置如表2 所示。

表2 含悬浮固体灌溉水灌溉试验条件设置 Table 2 Settings for experiments irrigated with water containing suspended solids

为消除初始含水率对入渗水流运动的影响，各试验砂柱在灌溉试验开始前2 天采用16cm 深的清水对试验砂柱进行预灌溉（分4 次灌入，每次灌水4 cm，每次灌水时间间隔12 h）。最后1 次预灌溉结束12 h 后按试验条件设置进行正式灌溉。正式灌水开始的第21 天，采用浓度为 10.0 g/L 的亚甲基蓝染色剂溶液对各试验砂柱进行灌溉，用以记录各试验条件下土壤中的优先流通道分布。亚甲基蓝溶液灌溉48 h 后，拍照记录各试验4 个侧面的染色水流分布模式如图1 所示。侧面照相结束后，人工开挖水平剖面，剖面间距2.5 cm。水平剖面形成后，照相记录亚甲基蓝溶液所显示的优先流通道分布模式如图1 所示。照相结束后，用环刀（直径61.8 mm、高20 mm，体积60 cm3）在染色区取样用以测定土壤的容重、孔隙率和悬浮固体沉积量等。

为避免所施加的清水、灌溉水和染色剂溶液冲刷砂柱表层形成冲刷坑，从而人为造成灌水集中入渗，在每次灌溉前先在入渗框框内铺设1 层塑料薄膜，将需要灌入的清水、含悬浮固体灌溉水和染色剂溶液先注入到塑料薄膜之上，然后迅速将塑料薄膜抽去，使灌溉水1 次性注入砂柱表面，测定并记录每次灌水完全渗入砂柱的时间。

1.2 分析方法

1.2.1 灌水入渗时间

入渗时间采用秒表进行测量，为塑料薄膜抽去后灌溉水完全渗入到砂柱中所用的时间，是土壤入渗性能和导水性能的直接反映。

1.2.2 容重和孔隙率

容重采用烘干法测定。容重测量完成后，将烘干后的砂样转移至体积为100 mL 的玻璃试管中，然后用移液管向试管中滴加蒸馏水（V1）至95 mL，再用电砂浴加热试管至沸腾并保持微沸1 h，煮沸过程中经常摇动试管以加速空气气泡排出；煮沸完成并待试管静止冷却后，用移液管沿试管管壁向试管中滴加蒸馏水（V2）至100 mL。则所取砂样的孔隙率（ŋ）为

式中ŋ 为砂样孔隙率，cm3/cm3；V1和V2分别为先后2 次滴加的水量，mL。

1.2.3 悬浮固体沉积量

孔隙率测量完成后，将试管中的砂样转移至600 目（23μm）的洗筛中，用洗瓶反复冲洗砂样直至滤液完全清澈为止。将冲洗完成后的砂样转移至铝盒中，烘干并称质量，则所取砂样中悬浮固体沉积量为

式中γ 为单位体积砂样中沉积的悬浮固体质量，g/cm3；m1和m2分别为水洗前（容重测量时已测定）后的砂样质量，g；m0为试验用砂中的细颗粒（粒径<23μm）的质量，g。

1.2.4 入渗水流通道弯曲系数

只要入渗水穿过土壤中的渗透区域就会有优先流出现[35]。优先流受土壤性质与水流运动自身的非线性等多种因素影响，增大了入渗水流运动的不确定性。本文采用入渗水流通道弯曲系数[36]来定量描述不同试验条件下土壤水流运动的非均匀特征。

按照Morris 和Mooney[37]提出数字图像分析技术，将各试验4 个侧面和不同深度的水平剖面上获得的染色图像转化成黑（染色）白（未染色）的二元化信息图片，在此基础上计算出各试验4 个侧面观测到的入渗水流通道弯曲系数（Cv1）和整个试验砂柱中（Cv2）的入渗水流通道弯曲系数如式（3）所示：

式中Cv1和Cv2分别为砂柱侧面的和整个试验砂柱中整体的入渗水流通道弯曲系数；LR为砂柱侧面的入渗湿润锋曲线长度，cm；Ll为砂柱的水平宽度，cm；SR为砂柱中的入渗湿润锋曲面面积，cm2；Sl为砂柱的水平剖面面积，cm2。Cv1和Cv2越大，表明入渗水流流动的非均匀性越强，入渗水流运动的不确定性也越大。

2 结果与分析

本文通过分析不同试验条件下灌溉水中悬浮固体对土壤容重、孔隙率和悬浮固体沉积量的影响，来研究灌溉水中悬浮固体对土壤物理性质的影响；通过分析不同试验条件下灌溉水中悬浮固体对灌水入渗时间和入渗水流通道弯曲系数的影响，来研究灌溉水中悬浮固体对土壤水分入渗性能的影响。

2.1 灌溉水悬浮固体浓度的影响

2.1.1 对土壤物理性质的影响

不同悬浮固体浓度条件下各试验灌溉结束后的容重、孔隙率、悬浮固体沉积量随入渗深度分布如图2 所示。

图2 不同悬浮固体浓度条件下灌溉结束后的容重、孔隙率和悬浮固体沉积量随入渗深度分布 Fig.2 Distributions of soil bulk density, porosity and suspended solids deposition with infiltration depth for experiments irrigated with water containing different concentration of suspended solid particles

图2 显示，在入渗深度（0~22.5 cm）范围内，相同深度处各试验的容重随着灌溉水中悬浮固体浓度的增加而增大。其中，在砂柱表面（0 cm），各试验的容重小于砂柱填充时的设计容重（1.44g/cm3），尤其是采用清水灌溉的试验（0 g/L）和低悬浮固体浓度灌溉水灌溉的试验（1.0 和5.0 g/L）；在2.5 cm 深度附近，灌溉水悬浮固体浓度为5.0 和10.0 g/L 试验的容重达到各试验整个入渗深度范围内的最大值，然后随入渗深度增大逐渐减小到填充设计容重。图2 显示，在入渗深度范围内，相同深度处的孔隙率随着灌溉水中悬浮固体浓度的增加而减小。其中，在砂柱表面（0 cm），各试验的孔隙率均大于填充砂柱的初始孔隙率（0.435 cm3/cm3），尤其是采用清水灌溉的试验和低悬浮固体浓度灌溉水灌溉的试验；在2.5~15.0 cm深度范围，灌溉水悬浮固体浓度为10.0 g/L 试验的孔隙率明显小于填充砂柱的初始孔隙率。图2 显示，在入渗深度范围内，相同深度处各试验的悬浮固体沉积量随着灌溉水中悬浮固体浓度的增加而增大，且各试验的悬浮固体沉积量随着入渗深度的增大迅速减小。其中，灌溉水中的悬浮固体浓度为1.0 g/L 的试验，随灌水进入砂柱中的悬浮固体主要沉积在表层0~5.0 cm 深度；灌溉水中的悬浮固体浓度为5.0 g/L 的试验，随灌水进入砂柱中的悬浮固体主要集中在表层0~12.5 cm 深度；灌溉水中的悬浮固体浓度为10.0 g/L 的试验，随灌水进入砂柱中的悬浮固体主要集中在0~17.5 cm 深度。以上结果表明，随灌溉水进入到土壤（砂柱）中的悬浮固体主要集中在上层土壤之中；当灌水中的悬浮固体浓度越大时，受灌土壤容重越大、孔隙率越小、板结越明显，且板结层厚度也越大。由于试验所用细砂排水能力相对较弱，上层填砂在多次灌水时受积水作用而变得疏松，因而各试验在砂柱表面的容重均小于砂柱填充时的设计容重而孔隙率均大于填充砂柱的初始孔隙率，尤其是采用清水灌溉和低悬浮固体浓度灌溉水灌溉的试验。

2.1.2 对水流运动的影响

不同悬浮固体浓度条件下各试验单次灌水入渗时间随灌水次数的变化如图3 所示；各试验侧面上（Cv1）以及整个砂柱中（Cv2）的入渗水流通道弯曲系数如表3 所示。

图3 不同悬浮固体浓度条件下灌水入渗时间随灌水 次数的变化 Fig.3 Variation of infiltration time with irrigation times for experiments irrigated with water containing different concentration of suspended solid particles

图3 显示，相同灌水次数条件下，悬浮固体浓度为1.0 g/L 试验的灌水入渗时间与清水灌溉试验（悬浮固体浓度为0）的灌水入渗时间差异不明显（仅略有增大），而悬浮固体浓度为5.0 和10.0 g/L 试验的灌水入渗时间明显大于清水灌溉试验的灌水入渗时间，其中悬浮固体浓度为10.0 g/L 试验的灌水入渗时间最长。图3 同时显示，当灌溉水中悬浮固体浓度为0 和1.0 g/L 时，灌水入渗时间随灌水次数的增加无明显变化；而当灌溉水中悬浮固体浓度增大到5.0 和10.0 g/L 时，灌水入渗时间随着灌水次数的增加明显延长，且增幅随着灌水次数的增大而增大，其中悬浮固体浓度为10.0 g/L 试验的灌水入渗时间的增幅更为显著。表3 显示，随着灌溉水中的悬浮固体浓度由0 增大到10.0 g/L，侧面和砂柱内的入渗水流通道弯曲系数均分别由2.49 和4.31 增大到3.55 和11.18，表明较低的灌水频率但较大的灌水定额将增大入渗水流运动的非均匀性和不确定性。以上结果表明，当灌溉水中悬浮固体浓度很低时（1.0 g/L），地表入渗能力随灌水次数的增加无显著变化且与清水灌溉时的地表入渗能力无显著差异；但由于灌溉引入的悬浮固体在土壤孔隙中沉积从而增大了土壤的非均质性，因此，尽管地表入渗能力无明显降低，但入渗水流运动的非均匀性和不确定性却明显增大。当灌溉水中的悬浮固体浓度较大时，进入到土壤中的悬浮固体量随着灌水次数的增加而增大，使得土壤孔隙堵塞严重、地表入渗能力显著降低，并导致入渗水流运动的非均匀性和不确定性明显增大。表3 同时显示，无论是清水灌溉试验还是含悬浮固体灌溉水灌溉试验，其侧面和砂柱内的入渗水流通道弯曲系数均大于1.0，表明各试验条件下砂柱侧面和砂柱内部均有明显的优先流结构产生。

表3 不同悬浮固体浓度条件下入渗水流通道弯曲系数 Table 3 Bending coefficient of preferential flow channel for experiments irrigated with water containing different concentration of suspended solid particles

2.2 灌水频率的影响

2.2.1 对土壤物理性质的影响

不同灌水频率条件下各试验灌溉结束后的容重、孔隙率、悬浮固体沉积量随入渗深度分布如图4 所示。

图4 显示，在0~7.5 cm 深度范围内，相同深度处各试验的容重随着灌水频率增大而减小；而在7.5 cm 以下的入渗深度（7.5~22.5 cm）范围，相同深度处各试验的容重无明显差异。图4 显示，在入渗深度范围内（0~22.5 cm），相同深度处的孔隙率随着灌水频率的增大而增大。图4 显示，在砂柱表面（0 cm），悬浮固体沉积量随着灌水频率的增大而减小；而在2.5~15.0 cm 深度范围内，相同深度处的悬浮固体沉积量随着灌水频率的增大而增大。以上结果表明，相同灌溉水悬浮固体浓度和灌溉定额条件下，较低的灌水频率但较大的灌水定额将使得灌溉水中的悬浮固体更多聚集在表层土壤中，从而导致表层土壤板结，显著改变表层土壤的结构和性质；而较高的灌水频率但较小的灌水定额将使得灌溉水中的悬浮固体向深层土壤中迁移，从而缓解了土壤性质沿深度方向的变异性。

图4 不同灌水频率条件下灌溉结束后的容重、孔隙率和悬浮固体沉积量随入渗深度分布 Fig.4 Distributions of soil bulk density, porosity and suspended solids deposition with infiltration depth for experiments with different irrigation frequencies

2.2.2 对水流运动的影响

不同灌水频率条件下各试验的单次灌水入渗时间和累积灌水入渗时间随灌水次数的变化如图5 所示；各试验侧面上（Cv1）以及整个砂柱中（Cv2）的入渗水流通道弯曲系数如表4 所示。

图5 不同灌溉频率条件下单次和累积灌水入渗时间随灌水次数的变化 Fig.5 Variation of single and cumulative infiltration time with irrigation times for experiments irrigated with different irrigation frequencies

图5 显示，当灌水频率为2 d 1 次和4 d 1 次时，灌水入渗时间随灌水次数的增加无明显变化；当灌水频率为1 d 1次时，灌水入渗时间随灌水次数的增加明显增大，且增幅也越来越大。图5 显示，灌水频率为1 d 1 次试验的灌水累积入渗时间最长，灌水频率为2 d 1 次试验和4 d 1 次试验的灌水累积入渗时间相对较小且差异不明显。表4 显示，相同灌溉水悬浮固体浓度和灌溉定额条件下，随着灌水频率由1 d 1 次降低到2 d 1 次和4 d 1 次，侧面和砂柱内的入渗水流通道弯曲系数均分别由3.10 和7.78 增大到3.46 和10.28 及3.83 和12.12，表明较低的灌水频率但较大的灌水定额将增大入渗水流运动的非均匀性和不确定性。这主要是因为，低灌水频率、大灌水定额的灌水将使得灌溉水中的悬浮固体更多地聚集在表层土壤中，如图4所示，从而使得表层土壤的质地变细腻并与其下层土壤质地相差明显，形成细质地土壤覆盖粗质地土壤的分层土壤结构。由于相同基质吸力条件下细土层的含水率高于粗土层的含水率，导致入渗水在土壤交界面的上方聚集并使得入渗湿润锋变得不稳定，从而导致并加剧优先流在下层粗质地土层中形成[38-39]。而高灌水频率、小灌水定额的灌水有利于灌溉水中的悬浮固体向深层土壤迁移，使得土壤分层不显著，因而优先流发育相对较弱。

表4 不同灌溉频率条件下入渗水流通道弯曲系数 Table 4 Bending coefficient of preferential flow channel for experiments with different irrigation frequencies

2.3 含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式的影响

2.3.1 对土壤物理性质的影响

不同含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式条件下各试验灌溉结束后的容重、孔隙率、悬浮固体沉积量随入渗深度分布如图6 所示。

图6 显示，在入渗深度范围内，仅采用含悬浮固体灌溉水进行灌溉的试验，其相同深度处的容重最大、孔隙率最小、悬浮固体沉积量最大；采用含悬浮固体灌溉水灌溉1 次后再采用清水灌溉1 次的试验，其相同深度处的容重最小、孔隙率最大、悬浮固体沉积量小。图6 同时显示，虽然采用含悬浮固体灌溉水每灌溉三次后再采用清水灌溉1 次的试验和采用含悬浮固体灌溉水每灌溉1 次后再采用清水灌溉1 次的试验增加了清水淋洗悬浮固体这一处理，但悬浮固体并未向砂柱更深层迁移（最大仅增加了5 cm）。因此，采用含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉虽可以降低受灌土壤的板结速度，却不能改变土壤的板结趋势。一些研究表明[30,40]，在对沙土和盐碱地进行改良的时候，需要引淤灌溉，特别是黄河流域的灌区和农田的引黄灌溉，就是要利用洪水中的黏粒或淤泥来改良土壤。淤灌和引黄灌溉对沙土或盐碱地的改良作用主要是基于以下3 个方面：首先，淤泥和泥沙含有丰富的养分，长期灌溉可以提高土壤中有机质、速效N、速效K等养分，增加土壤肥力，从而改良土壤[41-42]；其次，淤泥和泥沙中除了有细颗粒的淤泥质外，还有数量较多的细砂粒甚至是中粗砂粒，这有利于改善淤积层的渗透性能和通气性能[43-44]；再次，引淤灌溉和引黄灌溉农田所引入的淤泥和泥沙量较大，往往会形成一层较厚的淤积层，在淤泥和泥沙进入农田后，通常需要进行翻耕掺和，从而得到土质偏黏性的、保水保肥效果良好的改良土壤[45]。本试验所施加的悬浮固体颗粒极为细小（粒径分布为0~20 μm）、总量较低（纯含悬浮固体灌溉水灌溉试验所引入的悬浮固体总量也仅为180 g，折合2.0 kg/m2），且试验过程中没有进行物理性翻耕，因此，随灌溉水入渗迁移至砂柱内部的悬浮固体仍然主要集中在砂柱表层和上层。除此之外，也有研究结果表明，在进行淤灌和引洪灌溉时，细颗粒泥沙会导致土壤表层形成沉积性结皮进而造成土壤板结[46-48]。

2.3.2 对水流运动的影响

不同含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式条件下各试验的单次灌水入渗时间随灌水次数的变化如图7 所示；各试验侧面上（Cv1）以及整个砂柱中（Cv2）的入渗水流通道弯曲系数如表5 所示。

图7 不同含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式条件下灌水入渗时间随灌水次数的变化 Fig.7 Variation of infiltration time with irrigation times for experiments with different irrigation schedules for suspended solids-laden water and freshwater

表5 不同含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式条件下入渗水流通道弯曲系数 Table 5 Bending coefficient of preferential flow channel for experiments with different suspended solids laden water and freshwater alternative irrigation schedules

由图7 可知，相同灌水次数条件下，仅采用含悬浮固体灌溉水灌溉试验的灌水入渗时间最长，采用含悬浮固体灌溉水灌溉1次后再采用清水灌溉1次试验的灌水入渗时间最短；随灌水次数的增加，仅采用含悬浮固体灌溉水灌溉试验的灌水入渗时间明显延长，采用含悬浮固体灌溉水灌溉1次后再采用清水灌溉1次试验的灌水入渗时间无明显变化。表5 显示，仅采用含悬浮固体灌溉水进行灌溉试验的入渗水流运动的非均匀性和不确定性最大；采用含悬浮固体灌溉水灌溉1次后再采用清水灌溉1次试验的非均匀性和不确定性最小。这主要是因为仅采用含悬浮固体灌溉水进行灌溉的试验引入的悬浮固体的量最大，采用含悬浮固体灌溉水灌溉1次后再采用清水灌溉1次的试验引入的悬浮固体的量最小。而悬浮固体越多，对受灌土壤孔隙的堵塞作用越明显，从而造成水流运动不畅，故而仅采用含悬浮固体灌溉水进行灌溉试验的各次灌水的入渗时间最长，且入渗水流运动的非均匀性和不确定性最大。

3 结 论

以灌溉水中的悬浮固体为研究对象，采用室内灌水入渗试验，研究了灌溉水悬浮固体浓度、灌溉频率以及含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式对土壤水分入渗性能的影响，研究结果表明：

1）灌溉水中的悬浮固体浓度为1.0、5.0 和10 g/L 时，悬浮固体分别沉积在表层0~5.0、0~12.5 和0~17.5 cm 深度，且随着灌水中的悬浮固体浓度的增大，受灌土壤容重增大、孔隙率减小、悬浮固体沉积量增大、灌水入渗时间延长、入渗水流运动的非均匀性和不确定性增大。

2）当灌水频率减小、灌水定额增大时，砂柱表层的悬浮固体沉积量增大、2.5~15.0 cm 深度范围的悬浮固体沉积量减小，使得表层土壤容重增大、孔隙率降低，形成细质地土壤覆盖粗质地土壤的分层土壤结构，从而加剧入渗水流运动的非均匀性和不确定性。

3）含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉过程中的清水淋洗作用有利于降低土壤容重、增大孔隙率、减小悬浮固体沉积量、增大灌水入渗速率、降低入渗水流运动的非均匀性和不确定性，但高频率的清水淋洗作用使悬浮固体的最大迁移深度仅增加了5 cm。