根据水流运动过程推求土壤入渗参数和田面糙率的研究

以水量平衡原理为基础,提出了畦田尾部闭合条件下利用两组畦灌水流运动数据推求土壤平均入渗参数和田面糙率的方法,该方法在确定入渗参数和田面糙率过程中避免了采用难以准确确定的田面水深数据.利用大田畦灌试验对所提方法进行了检验,并将该方法所求土壤入渗参数和田面糙率值代入WinSRFR模型中模拟水流运动过程,其与田间实测过程相比...     

基于主成分分析和参数设计的畦灌技术参数优化

针对畦灌灌水质量评价指标较多、自然因素存在时空变异性和技术参数有控制误差而造成的灌水质量评价不合理、灌水质量不高且波动大的现状,在田间灌水试验的基础上,利用主成分分析计算灌水质量综合主成分作为评价指标,采用参数设计的方法对畦灌灌水技术参数进行了优化。结果表明,灌水质量综合主成分可以代表99.99%的灌水质量变异信息,且服从正态分布,同时自然参数的变异和技术参数的误差对灌水质量及其稳健性产生了较大影响,经模拟和实测结果验证,泾惠渠灌区畦灌技术参数优化组合为畦宽3.5~4.5 m,畦长120 m左右,单宽流量9 L·s~(-1)·m~(-1)左右,改水成数7成左右,此时具有很好的灌水质量和稳健性。     

不同畦灌方式对冬小麦土壤水分和水分利用效率的影响

通过田间畦灌试验,研究了冬小麦主要生育阶段的需水规律,分析了不同畦灌方式对冬小麦土壤水分及水分利用效率的影响,评价不同畦灌处理下的灌水质量及节水效益。结果表明,冬小麦灌浆期对水分需求量最大;与漫灌(CK）处理相比,冬小麦畦灌小区30 m×3 m的灌水均匀度与灌溉效率最高,达到93.33%和84.46%,耗水量减少了5.96%,产量增加了25.30%,水分利用效率提高了33.24%,增收1561.61元·hm^-2。结合当地实际生产情况,推 广适宜的畦灌模式是入畦单宽流量5 L·m^-1·s^-1,畦宽3 m左右,畦长30 m左右为宜。     

沟灌土壤入渗参数和糙率估算及灌水技术要素组合研究

以SIPAR_ID模型为基础,利用水流推进资料估算了大田沟灌土壤入渗参数和糙率值,克服了以往采用水量平衡模型估算土壤入渗参数和糙率值时一些不合理的假设条件,且工作量大的缺点。用估算结果模拟了沟灌水流推进过程以及沟首水深数据,结果表明各试验点水流推进过程误差绝对值的均值分别为4.06%、4.57%和4.47%,沟首水深误差绝对值的均值分别为8.07%、10.26%和8.49%,说明采用SIPAR ID模型估算土壤入渗参数和糙率值是可行的,具有高的估算精度。根据估算的土壤入渗参数和糙率值,采用WinSRFR模型模拟了研究区域各试验点的沟灌灌水质量,提出了各试验点理论需水量分别为60 mm、80 mm和100 mm条件下合理的沟灌灌水技术要素组合,其灌水效率和灌水均匀度均在85%以上,表明可获得高的灌水质量,达到常规沟灌节水的目的。     

不同灌水参数组合时田面坡度对灌水质量的影响研究

田面坡度是影响畦灌灌水质量的重要因素,研究田面坡度对灌水性能的影响时,要结合灌水定额、平整精度、田面糙率和单宽流量等参数进行分析.通过对常规平地技术条件下多组合灌溉参数模拟分析得出:不同灌水定额、平整精度、田面糙率和单宽流量组合对应不同的最佳田面坡度,当灌水定额为60.00 mm,平整精度为4.25 cm,田面糙率为0...     

毛管入口流量估算方法与验证

为便捷估算特定压力下的毛管入口流量值，选择了毛管长度、毛管铺设坡度、毛管管径、滴头间距、流量系数和流态指数等6个影响因素，采用计算机模拟计算和实测验证相结合的方法，确定了毛管入口流量估算模型和参数估算方法。结果表明，毛管长度、毛管铺设坡度、滴头间距和流量系数显著影响毛管入口流量系数a，毛管铺设坡度和流态指数显著影响毛管入口流量系数b；确定了系数a和b的计算式，与退步法计算结果比较，平均相对误差分别为2.30%和0.70%；当毛管入口工作水头分别为4、6 m和8 m时，毛管入口流量估算模型计算结果与实测值的平均相对误差为3.79%，精度较高，在微灌系统设计中，可以采用本文建立的模型估算毛管入口流量。     

地面灌溉水流运动数值模拟研究述评

对近10多年来地面灌溉水流运动数值模拟方面的国内外研究进展进行了归类整理,并就目前研究中存在的不足和未来急待深入研究的问题进行了探讨,认为在今后的研究中应把地面灌溉入渗参数和糙率的确定问题,不同地区和作物条件下合理的田块尺寸与灌水要素的优化组合研究及经济合理的田间土地平整度及平地模式的研究,长畦分段灌、阶式水平畦灌、覆膜灌溉条件下的水流运动和合理灌水技术指标的研究,浑水灌溉和土壤气阻对地面灌溉水流运动的影响机理研究等作为重点内容。     

宁夏引黄灌区春小麦畦灌试验研究

通过田间畦灌试验,分析春小麦不同生育阶段的需水量及水分盈亏量,评价不同畦灌处理下的灌水质量及节水增收效果。结果表明:畦灌小区50m×2m与漫灌(CK)相比较,水分利用效率提高了26.78%,产量增加了13.08%,具有一定的节水增效作用,结合各地实际生产情况合理推广利用能够取得良好的经济效益。     

基于无人机多光谱遥感估算西北半湿润区葡萄基础作物系数研究

为提高西北半湿润区葡萄园蒸散量的估算精度，以波文比系统实测蒸散量ET_c为基础，基于彭曼公式法计算参考作物蒸散量ET_o,得到葡萄作物系数K_c后，采用FAO-56双作物系数法计算土壤蒸发系数K_e与水分胁迫系数K_s,获得基础作物系数K_cb;同时利用无人机多光谱遥感影像获取葡萄光谱数据，提取多个波段反射率计算4种植被指数(归一化植被指数NDVI、土壤调节植被指数SAVI、比值植被指数RVI、差值植被指数DVI),建立葡萄K_cb与植被指数的关系模型(一元线性回归、多项式回归、多元线性回归),从而计算葡萄园实际蒸散量用以验证无人机多光谱遥感估算葡萄K_cb的精度。结果表明：(1)相同建模方法下，植被指数与K_cb的模型拟合精度受到其种类与葡萄生长时期的影响。在生育前期，利用一元线性回归建模得到的K_cb-VI_s模型拟合精度表现为NDVI>RVI>SAVI...     

不同滴头流量和灌水量下农田土壤湿润体特征及其估算模型

为了准确估算滴灌条件下农田土壤湿润体，利用亮蓝染色剂示踪技术分别在陕西杨凌(粘壤土)、甘肃武威(沙壤土)和宁夏盐池(沙土)3个试验站点开展了农田滴灌试验。试验设不同灌水量和滴头流量，研究不同土壤质地条件下灌水量和滴头流量组合对农田土壤湿润体的影响，进而探求不同土壤质地的土壤湿润体估算模型。结果表明：在相同的土壤条件下灌水后农田土壤形成的湿润体随灌水量的增加而增大，在相同灌水量下增加滴头流量能够显著增加水平方向的湿润距离，相较于小滴头流量(1.38 L·h^-1)而言，大滴头流量(3.0 L·h^-1)形成宽浅形湿润体。在相同的灌水量和滴头流量下，农田土壤湿润体的垂向湿润距离随土壤饱和导水率(K_s)的增加而增加，随灌水前土壤有效持水能力(Δθ)的增加而减小，而水平方向的湿润距离随土壤饱和导水率(K_s)和有效持水能力(Δθ)的增加而减小。在试验的基础上，利用土壤饱和导水率(K_s)、灌水前土壤有效持水能力(Δθ)、灌水量(v)和滴头流量(q)建立了湿润体垂直和水平方向湿润距离的估算模型(幂函数连乘模型)，并结合湿润体形状利用椭圆方程描述湿润体的轮廓形状(湿润体估算模型)。经试验数据验证，农田土壤湿润体估算模型能够很好估算湿润体轮廓，模拟值和试验实测值的决定系数(R²)在0.93~0.99之间，均方根误差(RMSE)在1.3~4.1 cm之间。     

喷灌冬小麦农田土壤水分分布特征及水量平衡

以传统地面灌溉(畦灌)为对照,分析了喷灌条件下,冬小麦农田土壤水分分布特征和水量平衡。结果表明:喷灌条件下土壤水分运动表现出明显的非饱和土壤水运动特征,地面灌溉条件下土壤水分运动具有饱和土壤水运动的特征。喷灌条件下灌溉水主要分布在土壤表层0~50 cm范围内,地面灌溉条件下灌溉水可达地表以下150 cm处。喷灌条件下,没有明显的土壤水分渗漏发生;地面灌溉条件下,土壤水分渗漏量占灌溉水量的10%左右。2003年和2004年试验期间,喷灌蒸散量分别为312.2 mm和324.4 mm,分别比地面灌溉蒸散量少13.1 mm和35.1mm。     

不同灌水量对尖果沙枣耗水特性及生长的影响

干旱地区尖果沙枣（Elaeagnus oxycarpa）是水土保持的先锋树种。通过田间试验,利用中子水分仪和烘干法监测土壤水分变化,观测主要气象要素,结合水量平衡原理,计算出不同灌水量下尖果沙枣在生育期内的总耗水量以及日耗水强度,分析尖果沙枣各生长指标对水分的响应关系。结果表明:在实验灌水量条件下,尖果沙枣的耗水量随着灌水量的增加而增大,不同灌水量下尖果沙枣在生育期内的总耗水量依次为172.14 mm、301.11 mm、346.92　mm、372.53 mm、428.74 mm、564.62 mm和631.96 mm;各处理的耗水模系数与其对应的阶段耗水量保持着相同的变化规律。尖果沙枣属于前期耗水型树种,5、6月的耗水量较其他月份高。尖果沙枣逐月日平均耗水强度总体上表现为随着灌水量的增加呈逐渐增大的趋势。在30～90 mm灌水量中,[JP2]各生长指标随着灌水量的增加而增大,但当灌水量达到90 mm后,随着灌水量的增加各生长指标的差异性不再显著,其中以新枝长对水分的响应最为敏感。尖果沙枣的凋萎系数约占田间持水率的11.33%,土壤含水率保持在49.15%以上是不会限制尖果沙枣生长的。     

灌水沟微地形及断面形状变异性对灌水质量影响及敏感性分析

为研究沟灌受水界面的时空变异性对灌水质量的影响,本文通过田间试验测试了灌水前后沟底微地形及断面形状的变化情况,并对实测数据进行了计算分析。结果表明:随时间推移,在灌水等多因素的影响下,表征沟底微地形起伏状况的S_d值呈现减小趋势,平均由3.45降至1.17,变异性逐渐减小,变异系数平均由0.17降至0.09,沟底微地形逐渐趋于平整;表征沟断面形状变异情况的P_1值标准差及变异性呈现增加趋势,标准差平均由1.68增至1.95,变异系数平均由0.47增至0.53,但总体来说属弱变异性;随沟底相对高程及断面形状参数标准差的增加,灌水质量指标均呈现降低趋势;通过敏感性分析,两影响因素对灌水均匀度的影响大于灌水效率,平均敏感系数大9.46%和11.84%,且沟底微地形变异的影响大于沟断面形状变异。     

地埋滴灌对紫花苜蓿耗水、产量及水分生产率的影响

为了探索地埋滴灌紫花苜蓿的最佳灌水量和滴灌带埋设深度,采用田间试验设置15.0、22.5 mm和30.0 mm三种灌水水平与10、20 cm和30 cm三种滴灌带埋设深度处理,研究灌水量、滴灌带埋深对紫花苜蓿耗水量、产量及水分生产率的影响。结果表明:地埋滴灌紫花苜蓿耗水量、产量和水分生产率均随灌水量的增加而显著增加(P0.01),均随滴灌带埋深的增加先增大(P0.01)后减小(P0.05);总生长季紫花苜蓿总耗水量为400~500 mm,总产量为7 500~12 000 kg·hm~(-2),水分生产率为1.80~2.50 kg·m~(-3)。建议地埋滴灌紫花苜蓿采用滴灌带埋深为20 cm,灌水定额为22.5~30 mm,灌水周期5~7 d的灌溉制度。     

沙漠腹地人工种植草坪耗水变化的初步研究

利用田间水量平衡方程,本文对塔克拉玛干沙漠腹地人工草坪水分蒸散进行了初步研究。蒸散总量数据显示,部分覆盖(60％)>全裸地>全覆盖(100％)。从日变化数据来看,植物蒸腾由于能消耗更深层次的水分,其强度的减弱要迟于土壤蒸发。由于特殊的自然条件与灌溉方式,本区草坪的蒸散具有自己的特点,部分覆盖草坪的蒸散量最大。水量平衡分析的数据则表明,渗漏水占灌溉水量中相当大的部分,这说明,提高土壤表层的持水能力,可以有效地提高水分利用效率。     

灌溉方法对温室栽培番茄产量及水分利用效率的影响

用温室小区栽培试验的方法,研究滴灌、渗灌、沟灌三种灌溉方法对番茄养分吸收、产量及水分利用效率的影响;结果表明,温室番茄栽培采用渗灌灌溉,在其它条件相同的情况下,1 m3灌溉用水生产出的番茄数量是沟灌的1.9倍、滴灌的1.2倍,滴灌则是沟灌的1.6倍;在番茄生长的整个生育期内,滴灌土壤水吸力平均值最大为24.20 k Pa,渗灌次之为23.11 k Pa,沟灌最小为22.01 k Pa;土壤温度表现出一定差异,但差异相对较小。沟灌处理番茄果实氮素含量高于滴灌和渗灌,而滴灌能够促进番茄的营养器官对氮素的吸收。渗灌和滴灌能有效地调控耕层土壤水分,有利于土壤养分供应,具有明显的节水、增产效果,是理想的设施番茄栽培灌溉模式。     

两种灌溉方式下的梭梭造林试验

通过对梭梭畦灌和沟灌造林的土壤水分状况、三年来的成活率、新枝生长量和株高生长状况的调查,以及体内水分平衡状况的测定,试验表明,营造固沙林畦灌比沟灌要好,而沟灌正是造林的主要方式,指出在造林第三年以后必须注意灌溉质量,应增加灌溉量以满足大龄苗木的生长需要。     

不同流量对滴灌土壤湿润体特征的影响

在米脂山地微灌枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,研究了不同流量、不同灌水历时条件下,地表滴灌湿润体特征值的变化规律及滴灌结束时的水分分布规律。结果表明:湿润体的水平和垂直扩散距离均与时间有显著的幂函数关系,相关系数均大于0.99;湿润体的体积及湿润体内土壤含水率的分布同时受滴头流量和灌水量的控制,相同灌水量情况下,湿润体体积随滴头流量的增加而变小,平均含水率变大;并且建立了预测湿润体特征值和湿润体体积的经验模型。