日光温室灌溉水与周围环境的热量迁移特性

为探求越冬期日光温室灌溉水在升温过程中热量迁移规律,以山西省吕梁市离石区日光温室为研究对象,对日光温室内灌溉水水温、地温、气温等数据进行了跟踪观测;利用传热学的理论和方法,研究了灌溉水与周围环境的热量交换情况。结果表明:土-水之间的热量交换方向在大部分时间内由土壤传递向灌溉水,48h内土壤向灌溉水的传热量由表层到深层分别为3.57、13.21、7.50、7.02、5.08、4.54、22.40 MJ,共计63.32 MJ;气-水之间的热量交换方向始终由空气传递向灌溉水,48h内空气向灌溉水的传热量为17.49 MJ;并根据土-水、气-水之间的热量迁移特性,提出增大升温池侧面积、早晨升温池池顶覆盖保温材料、中午增加通过换气量等科学、快速的提升灌溉水水温的措施。研究结果可丰富越冬期日光温室灌溉水管理技术。     

越冬期日光温室不同升温设施灌溉水升温特性的试验研究

为了研究越冬期日光温室不同升温设施中灌溉水的升温特性,以黄土高原离石区设施蔬菜示范基地日光温室群的越冬期跟踪监测数据为依据,研究了地下浅式升温池和地上深式升温池中灌溉水水温的变化特性。结果表明:(1)升温池内表层水温随气温剧烈波动,而0.3 m以下灌溉水水温不随室温剧烈波动而稳步升温,但升温速率与气温变化有关;(2)地下浅式升温池的升温效果远远领先于其他型式的升温池,地下浅式升温池中灌溉水在升温27 h之后便能达到灌溉要求,而地上深式升温池在升温48 h还没有达到灌溉要求;(3)地下浅式升温池在占地面积、升温效果、管理风险、经济成本等方面明显优于其他结构型式的升温池,推荐地下浅式升温池作为越冬期间日光温室灌溉水的升温设施。研究结果可为北方高寒地区越冬期温室大棚的灌溉水温管理提供具有实际意义的技术支撑,对丰富灌溉理论与技术具有一定的科学价值。     

季节性冻土区越冬期河流地表水温度变化特性研究

为了探求越冬期间日光温室地表灌溉水温度的调控措施,以小东川河地表水为研究对象,借助传热学的方法,分析了越冬期间河流地表水温度的变化特性及其成因。结果表明:在水面非结冰期和结冰期,水温的变化趋势与气温的变化趋势一致,河流地表水温度都具有随气温呈余弦的日变化规律;在水面结冰期河流地表水温度基本处于相对稳定(-3.6℃左右)状态,而且水温持续高于气温;河床砂卵石介质对河流地表水的热量补给作用、河流表面冰盖及薄层空气的隔热作用和不同介质比热的差异是河流地表水水温变化特性产生的关键原因;河流地表水水温与气温具有较明显的线性相关关系,相关系数在0.9以上。研究结果可为越冬期日光温室灌溉水温的调控提供基础参数和依据。     

越冬期日光温室灌溉水升温与管理技术研究

以黄土高原离石区设施蔬菜示范基地日光温室群的越冬期跟踪监测数据为依据,分析了越冬期温室地温以及灌溉水进棚温度的变化特性,研究了越冬期内灌溉水需升温期、无需升温期的划分和需升温期内灌溉水最低可灌温度。借助CFD模型,计算了越冬期各时期灌溉水升温所需的时间,并且以此为基础提出日光温室升温灌溉管理技术。结果表明:(1)河流地面灌溉水无需升温可直接灌溉,时期为11月整月,需升温的时期为12月中旬到次年3月中旬,其余时间段全天部分时间可直接灌溉。(2)需升温期间,可灌溉的最低温度为7.5~10.8℃。(3)需升温期间,灌溉水升温所需的时间变化为5~51 h。以此为基础,提出了包括灌溉制度、灌溉水需升温期的划分、最低灌溉水温、升温时间以及灌溉时间内的升温灌溉管理技术。研究结果可为季节性冻土区越冬期温室大棚的灌溉水温管理提供具有实际意义的技术支撑,可丰富灌溉理论与技术。     

越冬期日光温室土壤和空气的热量传导特征

为探求越冬期日光温室内部土壤温度的变化规律以及土壤表面及内部热量传递的日变化规律,以山西省吕梁市离石区日光温室为研究对象,采用整个越冬期对日光温室大棚内土壤温度、空气温度等的跟踪观测数据,用传热学的理论和方法,研究了土壤温度的变化情况以及土壤表面及内部的热流状况。结果表明:(1)室内土壤温度进行着以日为单位的周期性变化,室内表层土壤温度高于深层,室内分层地温对气温变化的响应存在滞后效应,随着土壤深度的增加,温度波的振幅越来越小,由表层到深层温度波振幅分别为5.24、2.83、1.79、0.93、0.76和0.17℃。0.4 m以下的地温基本处于稳定的状态;(2)揭示了土壤热量传递的零通量面的存在,土壤热量以零通量面为界限,分别向上向下传递,零通量面的位置并不是固定的,随时间、随季节都在进行着变化,零通量面的最低位置出现在距地表0.25 m的土壤处,出现的时间为一月中旬早晨8:00左右;(3)计算了土壤通过对流和辐射两种方式的传热量,白天,土壤吸收热量,对流传热和辐射换热对土壤表面吸收热量均有贡献,土壤具有良好的贮热性能,夜间土壤释放热量,主要依靠辐射换热的方式,起到了维持室内温度的作用。     

日光温室供水系统灌溉水水温变化特性的研究

为了研究越冬期日光温室供水系统中灌溉水水温的变化特性,以黄土高原离石区设施蔬菜示范基地日光温室群的越冬期跟踪监测数据为依据,研究了灌溉水从水源地到日光温室入水口处的水温变化特性。结果表明:(1)从河流到潜水井,温度升高;从潜水井到蓄水池,水温大于管道埋深处地温时,水温降低,水温小于管道埋深处地温时,水温升高;从蓄水池到日光温室,水温降低,整个越冬期内日光温室进水口温度在5.2~8.2℃之间。(2)根据越冬期日光温室灌溉水水温的时空变化规律,提出了包括设计、建材、建造等方面的灌溉水升温保温措施。研究结果可为北方高寒地区越冬期温室大棚的灌溉水温管理提供具有实际意义的技术支撑,对丰富灌溉理论与技术具有一定的科学价值。