入渗模型对垂直线源灌线源长度的适用性

为了分析垂直线源灌下土壤水分的入渗规律,探明不同线源长度的入渗率和累积入渗量,通过室内土箱模拟试验,研究了3种常规入渗模型对垂直线源灌下不同线源长度入渗规律的适用性.结果表明,随着线源长度的增加,入渗率和累积入渗量均增大;3种模型均能模拟不同线源长度下的入渗规律,其中Kostiakov入渗公式最精确,Philip入渗模...     

垂直线源灌不同线源直径下的入渗规律及其模型适用性研究

为了提高垂直线源灌的水分利用效率,探明垂直线源灌不同线源直径下的入渗规律,通过模拟试验,研究了垂直线源灌不同线源直径下的入渗规律,比较了三种常规入渗模型的适用性。结果表明,随着线源直径的增加,入渗率和累积入渗量均增大;三种模型均能模拟不同线源直径下的入渗规律,其中Kostiakov入渗公式和Philip入渗模型较精确,Horton(变形)入渗公式更适合于入渗中期和后期的模拟;得出不同线源直径3种入渗模型的经验公式。该研究结果可为垂直线源灌技术推广应用提供理论依据。     

垂直线源入渗土壤水分分布特性模拟

基于非饱和土壤水动力学理论,利用Hydrus-2D软件分析了垂直线源入渗条件下的土壤水分分布特征。通过试验对比验证,反推出试验土壤的水力参数。结果表明,Hydrus-2D软件可用于垂直线源入渗土壤水分分布特征的模拟,且精度较好。对不同灌水技术要素条件下的垂直线源入渗土壤水分分布特征进行模拟研究,结果表明,垂直线源入渗条件下,不同质地土壤的湿润体形状差别不大,大小有明显的差别：砂壤土和粘壤土的水平湿润半径分别是砂土的0.59和0.24,垂直湿润深度分别是砂土的0.42和0.31;在不同线源埋深情况下,土壤湿润体的形状和大小差别不大,湿润体的位置有显著的差别,当埋深增加5cm,砂土、砂壤土、粘壤土的垂直湿润深度分别增加6%、11.5%、16%;线源长度和直径对土壤水分分布影响较大,其中线源长度主要影响垂直湿润深度,线源直径主要影响水平湿润半径;初始含水率高时,相同断面处的含水率增大;在相同入渗时段内,湿润锋水平运移距离和垂直运移距离随土壤初始含水率的增大而增大。     

线源滴灌土壤湿润均匀性的影响因素试验研究

线源滴灌设计中,滴灌管出流均匀性与土壤湿润均匀性有本质不同,前者仅仅是后者必要的基础,但是要保证线源滴灌土壤湿润均匀性,还需要考虑滴头间距、滴头流量、滴水量和土壤质地的差别。对影响线源滴灌土壤湿润均匀性的主要因素进行了试验研究。试验中所用土壤为沙土和沙壤土;滴头间距为30 cm和50 cm;滴头流量为0.3~4 L/h;滴水量为10~25 L不等。试验表明,沿滴灌管方向的土壤湿润均匀度取决于湿润区的交汇程度,而湿润区的交汇程度又取决于土壤湿润区水平运移宽度和滴头间距。沙土沿滴灌管方向的土壤湿润均匀度随滴水量的增大而显著增大,沙壤土的相应指标则随滴头流量的增大而增大。土壤湿润均匀度随滴头间距的增大而减小。线源滴灌设计时,粘粒含量较少的土壤应该有一定的设计湿润深度和较小的滴头间距才能保证其湿润均匀度满足设计要求。研究结论对完善滴灌技术设计理论有帮助。     

垂直线源灌土壤湿润体尺寸预测模型研究

基于HYDRUS-2D模型建立了垂直线源灌土壤水分运动数学模型,设置81种情景,模拟获得不同土壤质地、初始含水率以及线源长度、线源直径和埋深条件下的湿润体变化过程。湿润体尺寸主要受土壤质地影响,土壤质地越粗,湿润锋运移越快,线源长度、线源直径和埋深对其影响较小。土壤湿润锋运移过程符合幂函数关系,幂函数指数在水平和垂直向上方向上变化较小,而在垂直向下方向上随饱和导水率(Ks)的增大而增大;幂函数系数随Ks的增大而增大。提出了包含Ks在内的垂直线源灌土壤湿润体尺寸预测模型,试验验证了所建模型的可靠性,MAE和RMSE接近0,PBIAS在-4%~9%之间,NSE不小于0.929,说明预测效果良好。所建模型仅需Ks即可推求,试验设计简单,初步实现了由土壤物理参数预测垂直线源灌土壤湿润锋运移距离的可能。     

初始含水率对微润灌溉线源入渗特征的影响

为探明微润灌土壤湿润体特性的变化规律,以扰动均质土壤为研究对象,采用室内模拟试验的方法,分析了不同初始含水率(2.1%,5.6%,8.0%,10.1%)条件下微润灌土壤湿润锋运移距离和水分分布的变化规律.结果表明:土壤初始含水率对微润灌溉线源扩散有较大的影响,湿润锋推进速率、地表湿润时间随着初始含水率的增大而增大,并与灌水时间呈幂函数关系;湿润体形状受初始含水率影响非常小,其横断面为近似圆形;一定灌水时间内,累计入渗量、平均入渗率与初始含水率呈正相关性,且到达稳定入渗率的时间与初始含水率呈负相关性,湿润锋推进速率与初始含水率呈正相关关系,扩散系数与初始含水率成指数递增关系,不同初始含水率的不同方向土壤水分扩散指数介于0.50~0.60之间;湿润体内水分呈同心圆分布,含水率梯度随着初始含水率的增大而减小;微润灌均匀系数随初始含水率的增大而增大.研究结果可为微润灌溉技术推广应用提供理论依据.     

微咸水水源线源滴灌土壤水盐运移

滴灌被认为是最适合用于微咸水开发利用的灌溉技术,在微咸水资源丰富的我国有巨大的开发应用潜力。通过在室内采用土箱进行入渗试验,研究了微咸水滴灌条件下线源滴灌三个特征剖面的水盐分布特征及矿化度对水盐分布的影响。结果表明利用微咸水滴灌能形成一个较高含水率且含盐量较低的区域,为作物提供一个良好的水盐环境;在相同入渗深度,矿化度越大,含水率越大,含盐量也越大;湿润锋交汇界面处的土壤含水率和含盐量一般均大于未交汇同等土壤深度的含水率和含盐量。     

微咸水水源线源滴灌土壤水盐运移特征试验研究

滴灌被认为是最适合用于微成水开发利用的灌溉技术,在微咸水资源丰富的我国有巨大的开发应用潜力.通过在室内采用土箱进行入渗试验,研究了微咸水滴灌条件下线源滴灌3个特征剖面的水盐分布特征及矿化度对水盐分布的影响.结果表明利用微咸水滴灌能形成一个较高含水率且含盐量较低的区域,为作物提供一个良好的水盐环境;在相同入渗深度,矿化度越大,含水率越大,含盐量也越大;湿润锋交汇界面处的土壤含水率和含盐量一般均大于未交汇同等土壤深度的含水率和含盐量.     

淡水滴灌条件下红壤土水力特征

为了获得红土地区淡水滴灌的水力特性,为提高作物产量制定科学合理的灌溉依据,以单点源淡水滴灌湿润锋运移的三维模型试验为基础,进而观测双点源淡水滴灌湿润锋运移,观测不同滴头流量,不同土壤容重条件下滴灌单、双点源湿润锋运移过程.研究结果表明:随着滴头流量、土壤容重的增大,单点源入渗水平湿润距离增大,距滴头同一位置处含水率也增大,而垂向运移距离随滴头流量的增大、土壤容重的减小而增大;双点源交汇试验,随着滴头流量的增大、容重的减小,湿润区交汇时间提早,交汇宽度增大;4.68 L/h滴头流量下的交汇时间比3.74L/h的提前了146 s,交汇区宽度增加了2.3 cm;土壤容重增大,交汇区土壤湿润宽度增大,地表湿润比也增大.该研究结果对节水意识薄弱的云南红土地区的滴灌应用与推广具有一定的指导意义.     

泥沙粒度组成对浑水膜孔灌单向交汇入渗特性的影响

通过室内相同条件下清水膜孔灌单向交汇入渗和4种不同泥沙粒度组成的浑水膜孔灌单向交汇入渗试验,研究不同泥沙粒度组成对浑水膜孔灌单向交汇入渗特性的影响;建立浑水膜孔灌单向交汇入渗量、单向交汇时间、湿润锋运移距离与不同泥沙粒度组成的关系;提出不同泥沙粒度组成下浑水膜孔灌单向交汇入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、自由面和交汇面湿润锋运移距离模型;并揭示不同泥沙粒度组成下浑水膜孔灌单向交汇入渗相对相同条件下清水膜孔灌单向交汇入渗的减渗特性。结果表明,浑水膜孔灌单向交汇入渗单位膜孔面积的累积入渗量随着物理性粘粒含量d0.01(粒径小于0.01 mm的颗粒含量)的增大而逐渐减小;入渗系数K随着d0.01的增大而减小,入渗指数α随着d0.01的增大而增大;在相同入渗时间内,随着物理性粘粒含量d0.01的增大,自由面和交汇面垂直和水平湿润锋运移距离都逐渐减小,减渗率逐渐增大。     

沟灌条件下灌水沟入渗特性研究

为探明沟灌时灌水沟的水分入渗规律,从沟灌二维入渗过程、入渗湿润锋运移特性、累计入渗水量变化过程、土壤含水量分布等方面研究了沟灌的入渗特征及其影响,研究表明：灌水沟中水深、沟底宽、湿周对沟灌入渗过程均有明显影响。沟中水深增大,有利于加大侧向入渗,垂向入渗减少,而水深减小,会加大垂向入渗,增加深层渗漏。灌水沟底宽不影响灌水沟的侧向入渗,仅影响垂向入渗,底宽减小,垂向入渗深度相应减小,且土壤表面以下40 cm深以内水平向入渗深度平均值与最大垂向入渗深度的比值在沟底宽小时均大于沟底宽大时。合理的断面形式和大小有利于减小垂向入渗,加大水平侧向入渗,灌水沟断面形式为梯形断面时,宽深比近似为2效果最优。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。     

沟灌二维入渗特性试验研究

通过试验研究沟灌的二维入渗特性,研究结果表明:灌水沟断面尺寸、土壤初始含水率及土壤导水率对沟灌的入渗特性均有不同影响。灌水沟中水深小、沟底导水率的减小、土壤初始含水率增大都有利于灌水沟的水平侧向入渗,同时可相应减小垂向入渗,而灌水沟底宽不影响沟的侧向入渗,只影响垂向入渗,底宽减小时,垂向入渗减小。     

地面坡度对滴灌水分入渗过程的影响

通过土箱模拟滴灌实验,研究了不同地面坡度下滴灌水分运移规律。结果表明,地面各方向湿润半径、滴头下湿润深度和最大湿润深度均与时间呈显著的幂函数关系;随着地面坡度的增大,地面顺坡方向湿润锋推进加快,逆坡方向及滴头处横坡方向湿润锋推进减缓,横坡方向最大湿润宽度也随着坡度的增大而减小;在纵剖面上随着地面坡度的增大,滴头下入渗深度逐渐减小,而最大入渗深度则逐渐增加,最大入渗深度的位置也距滴头越远;地表和纵剖面湿润范围的变化表明,与水平地面相比,整个湿润体随着地面坡度的增大明显向下坡方向偏移,且坡度越大,偏移距离越大,湿润体形状由对称的半椭球形向下坡大而上坡小的梨形变化。     

隔畦灌溉适宜的土壤及灌水量研究

通过基于HYDRUS-2D模型所建模拟模型,模拟了不同土壤、灌水量和隔畦宽度情况下隔畦中不同深度土壤水分变化情况.基本结论为:①壤土侧渗效果最好,在灌水4～5 d后,灌溉畦与非灌溉畦(隔畦)土壤含水量基本接近,可达到隔畦灌溉的目的;②隔畦中湿润锋距离与灌水后时间呈线形关系;灌水畦灌水量越大,在窄畦中的湿润锋越远,但增大到1 050 m3/hm2以后因渗漏的增加,湿润锋距离增加不太明显;③综合考虑节水率、产量等因素,灌水量在600～900 m3/hm2之间,畦宽选择120 cm左右,灌水利用率最佳,与田间结果一致.项目研究结果为制定隔畦灌溉制度提供了基本参考依据.     

涌泉根灌多点源交汇入渗湿润体试验研究

在米脂山地微灌枣树示范基地进行原状土涌泉根灌入渗试验,研究了多点源交汇入渗条件下涌泉根灌湿润体特征值的变化规律.结果表明,涌泉根灌多点源交汇入渗孔洞处和交汇面处的湿润锋运移距离与入渗时间均符合幂函数关系,交汇面处的湿润锋运移速度比孔洞处的快,最终交汇入渗湿润土体沿孔洞布置方向的剖面形状近似带状;在孔洞底部周围的中间区域...     

不同施肥时序滴灌双点源交汇下土壤水氮分布研究

【目的】探究不同施肥时序下滴灌双点源交汇水、氮的运移规律和分布特征,为滴灌系统施肥装置的合理运行提供技术支撑。【方法】通过室内土槽试验,设置3个硝态氮质量浓度(300、600、900 mg/L)和3种施肥时序(1/2N-1/2W、1/4W-1/2N-1/4W、3/8W-1/2N-1/8W),分析了土壤湿润锋的运移以及水分、硝态氮在土体内的分布情况。【结果】交汇前湿润锋在水平和垂直方向上的运移距离与时间t符合幂函数关系,在交汇面垂直方向上的湿润锋运移距离与时间t可用二项式拟合。各处理的水分分布规律基本相同,随深度的增加,土壤含水率降低,从0～10 cm的30%～35%缓慢降低至10～15 cm土层的19%～25%。在交汇面上的土壤含水率不大于相同土层其他位置的含水率,但硝态氮量比相同土层其他位置的大。增加肥液质量浓度,土体内相同位置的硝态氮量增加。不同施肥时序下,硝态氮在点源交汇区域的内部和边缘的量存在差异。【结论】综合考虑硝态氮的分布规律和减少淋失,在点源交汇情况下,采用水-肥-水的施肥时序(即1/4W-1/2N-1/4W、3/8W-1/2N-1/8W)较肥-水的施肥时序(1/2N-1/2W)能减少硝态氮在点源交汇区域的边缘积累,控制氮肥的淋失。     

双点源滴灌条件下土壤湿润锋运移规律研究

通过模拟试验,研究了不同滴头流量、灌水量和滴头间距下双点源滴灌水分交汇作用对湿润锋运动规律的影响,结果表明:在交汇界面,湿润锋水平和垂直入渗距离与入渗时间符合多项式关系,在未发生交汇的平面符合幂函数关系。相同条件下,交汇界面处的水分向外扩散距离与距滴灌点源相同距离处未发生交汇的水分扩散距离相比增加了30%,湿润锋前沿处的含水率比其增大了81%。在滴头流量为0.8 L/h、灌溉水量17.0 L条件下,双点源交汇入渗在结束灌水时湿润锋水平和垂直湿润距离分别为31.0 cm和33.3 cm,比单点源入渗分别大1.0 cm和1.3 cm。此外,通过试验发现,增大滴头流量、灌水量或缩小滴头间距均能有效改善土壤湿润体的均匀性。