不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗特性研究

根据室内浑水膜孔灌自由入渗试验资料,对比分析了浑水与清水膜孔灌自由入渗的区别,研究了不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗特性及浑水膜孔灌自由入渗与浑水垂直一维入渗之间的关系;建立了浑水膜孔灌自由入渗参数、湿润锋运移参数与不同膜孔直径的关系;提出了不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、稳定入渗率模型、单位膜孔面积侧渗量模型和湿润锋运移模型。结果表明,浑水膜孔灌自由入渗随着膜孔直径的增大,单点膜孔累积入渗量逐渐增大,单位膜孔面积累积入渗量和单位膜孔面积侧渗量逐渐减小;不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量的入渗系数K和入渗指数α都随着膜孔直径的增大而减小,单位膜孔面积侧渗量的入渗系数Kc随着膜孔直径的增大而减小,侧渗量入渗指数αc随着膜孔直径的增大而增大;在相同入渗时间内,随着膜孔直径的增大,垂直和水平湿润锋运移距离都逐渐增加。     

基于MATLAB的BP网络预测膜孔直径对膜孔交汇入渗的影响

在研究膜孔直径对膜孔单向交汇入渗的影响时，引入人工神经网络BP理论，并用MATLAB编程。在不同的膜孔直径下进行膜孔交汇入渗试验，观测各膜孔直径下单位面积上的入渗量随时间变化；并提出了各膜孔直径下入渗量和入渗时间之间的关系。根据试验，以相等的时间间隔收集训练样本，建立BP网络模型，并对模型进行检验，结果良好。该研究成果可为进一步研究膜孔交汇入渗规律和膜孔灌技术提供参考。     

膜孔多向交汇入渗影响因素试验研究

通过大量膜孔多向交汇入渗试验资料 ,分析了膜孔多向交汇入渗特性和影响因素 ,研究了膜孔直径、膜孔间距、土壤质地、土壤容重和土壤初始含水率等因素对膜孔多向交汇入渗的影响 ,提出了各影响因素与膜孔交汇入渗量之间的关系 ,并分析了膜孔多向交汇入渗机理 ,该研究成果可为进一步研究膜孔交汇入渗规律和膜孔灌技术提供参考。     

肥液浓度对膜孔单向交汇入渗湿润

通过清水与不同肥液浓度的膜孔单向交汇入渗室内试验,研究了不同浓度的肥液膜孔入渗湿润锋运移特性,建立了湿润锋运移距离与入渗时间的模型,提出了膜孔湿润锋运移距离随肥液浓度的增加而增大的规律;建立了由清水湿润锋运移参数和肥液浓度推求肥液入渗膜孔中心和交汇中心垂直湿润锋运移距离的模型,经实测资料验证表明,模型精度均较高;建立了膜孔单向交汇入渗交汇时间与肥液浓度之间的指数函数模型。该研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了科学基础。     

单膜孔肥液点源入渗水分特性研究

通过室内试验,建立了3种膜孔肥液自由入渗数学模型,并对各种肥液自由入渗数学模型做了比较分析后得出:Ph ilip模型能够较好的反映膜孔肥液自由入渗过程;通过膜孔肥液自由入渗湿润锋的运移规律,总结了水平方向和垂直方向湿润锋推移表达式;结合水量平衡原理推求了湿润体内平均重量含水率。以上成果为进一步研究膜孔肥液自由入渗湿润体内重量含水率和肥料的分布奠定基础。     

由膜孔灌水流推进和消退资料推求点源入渗参数

根据膜孔灌大田灌水试验实测资料,研究了膜孔灌膜上水流推进和消退规律,提出了利用膜孔灌大田水流推进和消退资料推求充分供水条件下单点源入渗参数的方法。实例计算表明,这一方法能简单而有效地求得大田膜孔平均入渗参数。研究成果为膜孔灌技术要素设计和灌水质量评价奠定了基础     

层状土膜孔灌肥液自由入渗氮素运移转化模拟研究

采用试验与数值模拟相结合的方法,探究了层状土条件下膜孔灌肥液自由入渗氮素运移转化规律。试验设置了3种夹砂层位置,利用HYDRUS-3D模型对层状土膜孔灌肥液自由入渗水氮运移和氮素转化过程进行模拟预测,并进行了验证。研究表明：根据简化膜孔灌入渗量的计算方法,将膜孔灌分为垂直一维入渗和膜孔侧渗,膜孔侧渗量在膜孔入渗量中起主导作用,并且受夹砂层位置的影响较大,随夹砂层埋深的增加而增大,而夹砂层位置对垂直一维入渗减渗作用较小;层状土膜孔灌湿润体的湿润锋面形状与均质土的半球体或半椭圆体有明显不同,并且在土-砂交界处有明显的不连续现象;随再分布时间的延长,土壤湿润体中尿素含量整体呈降低趋势;再分布阶段,膜孔中心处附近铵态氮均大于湿润锋处的,并随着远离膜孔中心方向逐渐减小,铵态氮主要集中分布在夹砂层以上土层中,并且在土-砂界面含量明显增加;随着时间的增加,相同位置处的硝态氮含量增大,水平湿润锋处的硝态氮含量较膜孔中心附近的增加速度快,并在土-砂界面含量较大;尿素转化运移过程中氮素的实测值与模拟值一致性较好,说明氮素链式反应参数选取较合理,模型模拟效果较好。该研究为模拟预测层状土条件下膜孔灌肥液自由入...     

降水头垂直入渗Green-Ampt模型显式近似解研究

在分析降水头入渗过程的基础上,应用Green-Ampt入渗模型,并假定降水头垂直一维入渗也适用于Philip入渗模型的前提下,通过二模型参数间的转换关系建立了适用于降水头垂直一维入渗的累积入渗量的显式函数,并利用3种不同土壤进行了检验。结果表明,降水头垂直一维入渗的累积入渗量可适用于Philip入渗模型,所建立的降水头垂直一维累积入渗量显函数的整体相对误差分别为1.89%、0.02%、0.10%;均方根误差分别为0.13、0.07、0.08,模型的模拟精度较高,能有效地模拟连续降水头条件下的入渗过程。     

膜孔灌溉三种入渗方式对比试验研究

通过对膜孔灌室内试验研究分析,将膜孔灌分成3种入渗形式。通过对3种入渗试验结果研究,揭示了膜孔入渗的机理,并根据试验分析,分别建立了3种膜孔入渗模型。研究成果可为进一步研究膜孔入渗规律和膜孔灌技术提供参考。     

膜孔灌自由入渗条件下VG模型参数的敏感性分析

【目的】探究膜孔灌自由入渗条件下VG模型参数敏感性。【方法】基于HYDRUS-2D软件,采用单因子扰动分析方法,研究vanGenuchten方程中α、n、θ_r对膜孔灌单点源自由入渗特性的影响。【结果】(1)单位膜孔面积累积入渗量与α负相关,与n正相关,θ_r对单位膜孔面积累积入渗量无影响。水平湿润锋运移距离与α负相关,θ_r对其无影响。垂直湿润锋运移距离与θ_r负相关,与n正相关。入渗结束时高含水率湿润体面积与θ_r、n正相关,n的扰动对高含水率湿润体面积影响最大。(2)单位膜孔面积累积入渗量的相对灵敏度随α增大而逐渐减小,α的正扰动对单位膜孔面积累积入渗量的影响程度弱于负扰动。α负扰动时,水平湿润锋运移距离的相对灵敏度随扰动幅度的增大而逐渐增大;α正扰动时,水平湿润锋运移距离的相对灵敏度随扰动幅度的增大而逐渐减小。(3)n负扰动时,单位膜孔面积累积入渗量与垂直湿润锋运移距离的相对灵敏度均随扰动幅度的增大呈先增加后减小的趋势;n正扰动时,单位膜孔面积累积入渗量的相对灵敏度随扰动幅度的增...     

膜孔灌多向交汇入渗交汇界面面积特性和数学模型研究

通过室内膜孔入渗试验资料,分析了膜孔多向交汇入渗量、减渗量和交汇界面面积的变化规律,研究了膜孔交汇入渗相对膜孔自由入渗的减渗特性,建立了膜孔多向交汇入渗减渗率与交汇界面面积的线性函数关系,由此建立了膜孔灌多向交汇入渗量的计算公式。以上研究成果为膜孔灌理论与技术要素的进一步研究奠定了科学基础。     

膜孔畦灌水流推进过程试验及数值模拟研究

利用膜孔畦灌田间水流推进实测资料,根据膜孔灌室内点源入渗模型验证了大田膜孔畦灌水流推进距离与时间呈乘幂函数的关系,并推求了不同开孔率情况下的膜孔灌点源入渗参数。假定不同的田间糙率基于SRFR软件对膜孔畦灌水流推进进行数值模拟,使模拟水流推进时间与真实情况达到最佳匹配,来确定田间的糙率,为膜孔畦灌技术要素设计及田间试验提供了参考。     

不同含沙率浑水膜孔灌三维Green-Ampt入渗模型

通过室内浑水膜孔灌入渗试验,基于三维Green-Ampt模型建立相关的物理模型,研究浑水含沙率对浑水膜孔灌自由入渗的影响.将浑水泥沙对水分入渗的影响概化为水土界面沉降层的减渗作用,以清水膜孔灌为基础,得到不同含沙率下水土界面沉积层减渗作用随时间的变化规律.研究结果表明,沉淀层减渗作用随着浑水含沙率的增大而增大,含沙率越高,减渗作用越明显,同一含沙率浑水减渗作用与时间具有较好的幂函数关系,该减渗作用力最大值出现在土壤水分入渗初期,前30 min减渗作用力明显较大,30 min后减渗作用力变化趋势逐渐减小,100 min后基本趋于稳定状态.该研究为后续浑水膜孔灌自由入渗研究奠定了基础,而且在灌溉理论发展和实际应用方面具有重要的科学价值.     

基于圆筒入渗仪的田间膜孔灌土壤入渗参数研究

了解膜孔灌形成的土壤湿润体尺寸对于设计经济高效的灌溉系统至关重要。采用HYDRUS-2D/3D数值模拟方法,研究土壤容重和膜孔直径对12种质地土壤入渗特性的影响。基于180组数值模拟结果,对湿润体运移模型的参数进行了优化。采用田间圆筒入渗仪试验和室内土箱试验(文献资料)对模型的可靠性进行评价。结果表明：湿润半径和湿润深度均随膜孔直径和灌溉时间的增大而增大,而随土壤容重的增大而减小;两者与稳渗率和灌溉时间呈幂函数关系,建立一种适用于不同土壤质地类型的湿润体运移模型;对于特定土壤质地,稳渗率与土壤容重和膜孔直径之间具有良好的幂函数关系,幂函数指数分别为-6.3和1.1,幂函数系数只需1组圆筒入渗仪田间试验即可推求。所建模型计算值与12组试验实测值一致性较好,均方根误差接近于0(介于0.020～0.170 cm之间),纳什效率系数趋近于1(介于0.995～0.999之间),实现了膜孔灌湿润体尺寸模型在田间的实际应用,试验设计简单,方便管理人员进行快速的现场评估。     

多因素浑水膜孔灌入渗特性分析

主要选取土壤容重、土壤初始含水率、膜孔直径和浑水含沙率4个影响因素,研究多个因素综合作用下的浑水膜孔灌单点源入渗特性及分析各因素的敏感性.试验采用正交设计,利用SPSS软件多元回归分析法,对四因素影响下的单位膜孔面积累积入渗量进行了回归分析,拟合决定系数R=0.98,表明各影响因素均对浑水膜孔灌单点源入渗有影响.利用相对值法分析了各因素入渗参数对单位膜孔累积入渗量的影响程度,且显著程度由大到小依次为膜孔直径、土壤容重、土壤初始含水率、浑水含沙率;利用敏感性指标判断得出在同一入渗时间,各影响因素越大对浑水膜孔灌单点源入渗的入渗速率的影响越弱.     

膜孔灌单向交汇肥液入渗湿润体特性试验研究

通过室内膜孔单向交汇肥液入渗试验,研究了肥液入渗下湿润锋的运移特性,建立了湿润锋运移速率与入渗时间的经验模型;分析了膜孔单向交汇面湿润锋形状,建立了交汇面湿润锋运移距离随时间变化模型;研究了湿润体内土壤含水量和土壤水分再分布的规律。研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究提供参考。