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     

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涌参数的方法。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。     

膜孔灌平均入渗水深简化计算模型建立与验证

以非饱和土壤水分运动理论为基础,研究了膜孔灌土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-3D软件对多种典型土壤的膜孔灌入渗特性进行模拟,利用模拟结果分析了膜孔灌入渗特性及其影响因素,提出了包含开孔率、膜孔直径的膜孔灌点源平均入渗水深简化模型.采用多种土壤膜孔灌入渗室内试验结果与已有文献资料对所建模型进行验证,结果表明所建模型能较准确地反映膜孔灌点源入渗特性,可为确定合理的膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据.     

膜孔灌平均入渗水深简化计算模型建立与验

以非饱和土壤水分运动理论为基础,研究了膜孔灌土壤水分运动的数学模型,并用SWMS—3D软件对多种典型土壤的膜孔灌入渗特性进行模拟,利用模拟结果分析了膜孔灌入渗特性及其影响因素,提出了包含开孔率、膜孔直径的膜孔灌点源平均入渗水深简化模型。采用多种土壤膜孔灌入渗室内试验结果与已有文献资料对所建模型进行验证,结果表明所建模型能较准确地反映膜孔灌点源入渗特性,可为确定合理的膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据。     

膜孔直径对微咸水膜孔灌土壤水盐氮运移分布影响

通过室内不同膜孔直径膜孔灌单点源微咸水入渗试验,分析了相同灌水时间下膜孔直径对微咸水膜孔灌土壤水、盐、硝态氮运移分布影响,结果表明:膜孔直径越大,相同入渗时间的累积入渗量越大;相同入渗时间,湿润锋运移距离随膜孔直径的增大而增大;灌水结束时,膜孔直径越小,相同位置的土壤含水量越小;土壤硝态氮含量随着距离膜孔中心距离增大而减小,随着膜孔直径的增大而增大,而土壤含盐量则相反。以上研究结果可以为合理利用微咸水进行膜孔灌灌溉提供理论依据。     

浑水膜孔灌自由入渗特性试验研究

通过室内相同条件下清水膜孔灌自由入渗和4种不同含沙率的浑水膜孔灌自由入渗试验,研究了不同含沙率对浑水膜孔灌自由入渗特性和灌水结束后湿润体内水分分布情况的影响,建立了浑水膜孔灌自由入渗参数、湿润锋运移参数和灌水结束后湿润体内水分分布曲线参数与不同含沙率的关系,提出了不同含沙率的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、湿润锋运移模型和灌水结束后湿润体内水分分布曲线模型,以及不同含沙率的浑水膜孔灌自由入渗相对相同条件下清水膜孔灌自由入渗的减渗特性及其影响规律.结果表明:随着浑水含沙率的增大,累积入渗量逐渐减小,且均小于相同条件下的清水累积入渗量,入渗系数K随着含沙率的增大而减小,入渗指数α随着含沙率的增大而增大;在相同入渗时间内,随着浑水含沙率的增大,垂直和水平湿润锋运移距离都逐渐减小;灌水结束后湿润体内垂直方向和水平方向质量含水率均随着距膜孔中心距离的增大而逐渐减小;不同含沙率的浑水膜孔灌自由入渗与相同条件下清水对比具有减渗作用,随着含沙率的增大,减渗率逐渐增大.     

土壤入渗特性和田面糙率的变异性对沟灌性能的影响

以杨凌区粘壤土和砂壤土区域进行的大田沟灌试验为基础,在假定各灌水沟内部土壤入渗特性和糙率均一的条件下,重点分析各灌水沟之间土壤入渗参数和田面糙率的不同组合对沟灌水流运动过程和灌水质量的影响,结果表明土壤入渗特性的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较大,在模拟时必须充分考虑;而田面糙率的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较小,可采用田块糙率均值代替各灌水沟的糙率。经实例验证,水流推进过程相对误差为7.28%,灌水效率、灌水均匀度和储水效率模拟值与实测值误差分别为5.74%、6.18%和4.07%,结果表明其模拟效果较好。     

膜孔沟灌水力特性和基本参数的研究

本文主要对膜孔沟灌的地面糙率，入渗规律等和参数进行研究。根据水量平衡原理，确定入渗方程，由田间沟灌水流行进方程和入渗方程，推导计算膜孔沟灌的灌水均匀度Ｅｄ和灌溉效率Ｅｄ，并通过正交试验评价入膜流量，孔径和孔距对灌水质量和入渗等的影响。     

畦灌灌水要素决策服务系统

根据精细灌溉的要求,采用零惯量模型和土壤入渗理论,开发建立了可进行畦灌水流运动模拟、灌水质量评价、灌水技术参数优化、利用灌溉试验资料率定糙率和入渗参数等功能的畦灌决策计算机服务系统,该系统可为灌区技术人员确定畦灌技术参数、指导灌水实践提供决策服务,也可作为科研人员研究节水灌溉的一种技术工具。     

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。     

膜孔灌玉米农田土壤温度动态变化特性研究

为研究膜孔灌玉米农田整个生育期土壤温度时空变化,测定了膜孔灌和畦灌的玉米整个生育期的不同土层深度的土壤温度。研究表明:相同深度,14:00时膜孔灌和畦灌的土壤温度在各生育期相差最大,18:00时其次,8:00时最小;8:00时膜孔灌和畦灌的土壤温度在抽穗期后逐渐降低,而14:00时和18:00时在拔节期后逐渐降低;在整个生育期,14:00时膜孔灌和畦灌土壤温度在生育前期随土层深度变化较大,生育后期变化不大;在生育前期,膜孔灌的土壤温度大于畦灌的土壤温度,且随着生育时期的延长,膜孔灌和畦灌的土壤温度相差逐渐减小。以上研究可以为膜孔灌水热调控提供依据。     

微咸水膜孔沟灌土壤水盐分布与灌水质量分析

通过田间试验,研究了微咸水膜孔沟灌下流量和开孔率对土壤水盐分布和灌水质量的影响。结果表明,田面水流推进时间和距离符合幂函数分布,流量和开孔率对水流推进速度影响较大;膜孔沟灌通过降低水分蒸发,抑制盐分表聚,有效调节了土壤水盐分布,总体上,对0~40cm土层盐分具有明显淋洗作用;灌水效率Ea随开孔率的增大而增大,随流量的变化不明显;灌水均匀度Ed随流量的增大而减小,随开孔率的增大而减小;脱盐效率Es随开孔率的增大先增大后减小,随流量的变化不明显;通过方差分析对灌水质量影响因素进行排序,初步得出试验区适宜的膜孔沟灌优化灌水技术组合。     

Infiltration in surface irrigated swelling soils

Infiltration characteristics for border strip irrigation at two sites with swelling clay soils were examined. Volume infiltrated was calculated from flow onto the field monitored with flow meters; depth of water in the soil estimated from soil samples taken before and after irrigation; and the advance profile which was used to calculate the volume infiltrated with time. Volume infiltrated was compared with volume of cracks before irrigation.Linear advance and observed crack closing supported the hypothesis that infiltration approached zero after about 10 min. Volume of cracks was less than 20% of the volume infiltrated. Wetting front was 3–10 times greater than depth of observed surface cracks. There was no significant correlation between intake opportunity time and depth of infiltration, but elevation irregularities were related to infiltration.     

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.     

Design of a farm layout for irrigation with limited discharges

In order to improve the irrigation efficiencies of small farms employing cavity wells for their water supply, an experimental study was conducted at the Central Soil Salinity Research Institute, Karnal. The cavity wells of the Karnal region do not have any discharge regulating devices for improving the irrigation efficiencies. The only way of improving these efficiencies is by designing an efficient irrigation layout, so that uniform water application is accomplished. The present study involves field determination of the opportunity time at each point along the border from advance and recession curves and computing the depth of cumulative infiltration from the infiltration rate curve. The irrigation efficiencies are also calculated from soil moisture measurements made before and after each irrigation.The results of this study show that a realistic field assessment of the irrigated border efficiencies is obtained through a soil moisture measurement procedure. The procedure, based on opportunity time and infiltration, overestimates the irrigation efficiencies due to the empirical nature of the infiltration equation. For small farms, with a limited discharge of 10 l/s, an irrigation layout of borders of 50–70 m in length and 6–8 m in width is recommended.     

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.     

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。     

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...     

Evaluation of infiltration measurements for border irrigation

A number of methods are discussed for obtaining a reasonable estimate of the infiltration function for irrigation borders. Data from ring infiltrometers are fit to power functions for infiltration rate and cumulative infiltration rate versus time and to a branch function where the infiltration rate is not allowed to go below some value (called the final infiltration rate). A volume balance within the border is used to adjust the data to give a better indication of the “average” infiltration conditions over the border. The results of Bouwer's method, which uses a series of borders as infiltrometers, were compared to the results of ring data for actual field data. Bower's method was also analyzed by developing advance and recession curves with the zero-inertia border-irrigation model with a known infiltration rate. The zero-inertia model was also used to examine the effect of different infiltration functions for specific examples (resulting from different irrigations or different estimation methods) on the application of water by surface irrigation.