地下滴灌湿润比计算方法探讨

最近几年地下滴灌在国内推广迅速,但其工程设计仍按地表滴灌模式进行,一定程度上阻碍了其应用.湿润比是微灌系统设计的重要参数之一,在前人研究的基础上,对地下滴灌湿润比计算方法进行了理论推导,给出了理论计算公式,并进行了相关误差分析.认为:地下滴灌湿润比计算公式与地表滴灌类似,但与计划湿润深度、灌水器埋深等参数相关;继续使用地表滴灌湿润比计算公式会产生误差,误差大小与计划湿润深度和湿润体形状密切相关;只有在一定取值范围内才可继续沿用20～30 cm深处土层的湿润面积来计算湿润比.     

滴灌条件下土壤湿润比的田间试验研究

以田间试验实测资料为基础,通过计算有膜和无膜滴灌条件下土壤含水率占田间持水率的百分比,评价了土壤湿润的有效区域,并进一步与滴灌土壤湿润比的工程设计值进行比较,从而验证了在工程设计中选取的土壤湿润比是否满足作物对土壤水分的需求。结果表明,地膜覆盖条件下,其土壤湿润比高于无膜滴灌条件下的土壤湿润比,由于地膜在一定程度上降低了土壤的蒸发作用,从而使得其土壤湿润体大于无膜滴灌。无膜滴灌低水处理实测的田间土壤湿润比较设计值低0.28,不符合设计要求;覆膜滴灌高水处理土壤湿润比的实测值较设计值高0.27,虽然符合设计要求,但其没有达到滴灌节水的目的。其次,利用土壤适宜含水率指标评价土壤有效湿润区范围,能在一定程度上体现出土壤湿润区与玉米灌水定额之间的关系。     

流量与湿润比对湿润体特性影响研究

滴头流量和设计湿润比是滴灌系统设计中的两个重要设计参数,影响土壤湿润范围及作物根系生长。试验采用2种滴头流量和3种设计湿润比,进行了滴灌土壤水分入渗特性试验,观测了湿润锋和土壤含水率变化情况,结果表明:灌水过程中湿润体体积随时间成线性变化,且相关系数R2均大于0.98;灌水结束后,大流量滴头形成的实际湿润比大,平均含水率小,含水率分布更均匀;选取65%和70%田间持水率作为有效含水率下限,大于等于此含水率的湿润体形成的湿润比为有效湿润比,发现灌水结束24h内有效湿润比均为1/2设计湿润比左右,48h较灌水结束24h时有效湿润比有明显的减小;对于作物生长而言,采用有效湿润比代替湿润比,对于指导灌溉系统设计更有参考价值。     

地下点源滴灌土壤水分运动室内试验研究

通过室内试验,对地下点源滴灌土壤水分分布进行了直接观察分析和取样检测.试验结果表明,对于小容重土壤,其垂直向下方向的湿润峰的运移速度比水平方向的湿润峰运移速度要快,另外,滴灌结束后24 h的土壤含水率分布比滴灌结束时的含水率分布更为均匀.这些结果将对实际田间的地下滴灌技术的规划设计有参考应用价值.     

地埋滴灌点源入渗土壤水分运动规律实验研究

通过室内砂土中进行地埋滴灌的实验,对地埋滴灌在砂土中的适应性进行初步研究,为田间试验布置提供依据。通过分析湿润锋的推移速率、特征点的土壤含水率变化规律,发现湿润锋推移速率先是径向大于垂向,随着灌水时间和灌水量增加,水平方向和垂向的湿润锋和含水率趋于平衡。根据对比滴灌带埋深15和20 cm特征点的含水率变化情况,得出埋深15 cm节水效果更好,更利于作物生长。实验还得出湿润比能作为滴灌灌水参数的指标,由于作物种植的间距和作物根系深度之比基本小于1.0,因此在田间实际灌溉中湿润比应控制在1.0左右。     

不同初始土壤含水率和滴头流量下滴灌土壤湿润体特征及其有效性评价

【目的】研究滴灌条件下土壤湿润体水分分布。【方法】开展单点源入渗试验,探究了不同初始土壤含水率和滴头流量对滴灌土壤湿润体特征及湿润体内含水率分布的影响。【结果】灌溉结束24 h后,湿润体内的含水率达到相对稳定的状态,湿润体体积基本保持稳定;随灌水及再分布时间增加,湿润体宽深比逐渐降低,再分布过程中,宽深比随初始含水率减小而增大,随滴灌流量减小而减小;各处理湿润体体积与入渗时间呈良好的线性函数关系,灌水结束24 h后,各处理实际湿润体积均已超出计划湿润体积;计划湿润体内含水率60%θFC～80%θFC区间占比随初始含水率增大而减小,随滴头流量的增大而增大,其余各区间占比变化规律与之相反,相同滴头流量下,50%θFC初始含水率处理超出计划湿润体的体积最少。【结论】再分布后的湿润体体积主要受灌水量的影响,可以选择较小的初始含水率及较大的滴头流量以提高湿润体内水分有效性。     

滴灌时的土壤浸润状况

滴灌时每个滴头湿润范围的大小、深浅以及浸润的快慢都与土壤的结构、初始含水量、滴水时间、滴水量等因素有关。本文根据我国滴灌的实际情况,以大量的田间实测资料为基础,采用较简便的公式,从几个方面概括了实验中所得的关系,一、滴灌时土壤湿润锋运移速度。二、不同土壤在同一滴水量时的浸润形状。三、不同滴水量下的土壤浸润球体。四、滴灌浸润球体内土壤水分的分布。为滴灌系统设计及管理运用好滴灌系统提供了依据。     

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。     

基于HYDRUS模型筛选滴灌模式下适宜灌水上下限的研究

通过开展不同土壤初始含水率和不同滴头流量的沙壤土室内滴灌试验,率定了土壤水动力学参数,验证了HYDRUS模型的适用性;利用HYDRUS模型模拟不同灌水上下限点源滴灌土壤水分运移过程,分析了不同灌水上下限对实际湿润体与计划湿润体间差异的影响规律。结果表明,以田间持水量为灌水上限时,实际土壤湿润体体积均大于计划湿润体体积,较小的灌水下限有利于将灌溉水控制在计划湿润体内;以50%θFC、60%θFC及70%θFC为灌水下限时控制实际湿润体体积对应的灌水上限分别为81%θFC、85%θFC及86.5%θFC。经模拟验证,适宜灌水上下限滴灌结束时,没有灌溉水分运移到计划湿润体外。     

滴头流量和灌水量对滴灌土壤水分运动的影响

滴头流量和灌水量对于滴灌系统的设计具有非常重要的实际价值。通过室内试验,对不同土质、不同滴头流量情况下滴灌土壤水分运动进行了室内试验研究。结果表明,砂土条件下,滴灌湿润体呈现越来越"尖"的直立半椭球体,滴头流量的增大会使垂直湿润锋的运移更加显著。轻壤土条件下,滴灌湿润体基本上一直呈现为平卧的半椭球体,逐渐变成半球体。滴头流量的增大会使水平湿润锋的运移更加显著。在灌水量一定的情况下,滴头流量的增加在砂土条件下会加快水分在垂直方向的运移,在轻壤土条件下则会加快水分在水平方向的运移。     

滴头绕树布置时土壤湿润比计算公式的探讨

<正> 滴灌土壤湿润比是决定每株果树应配置的滴头数目,确定滴灌系统灌溉制度以及系统设计流量的重要参数。合理确定土壤湿润比会收到既节约灌溉用水又提高果品产量和质量的效果。否则,湿润比确定过大,使配置的滴头数过多,导致灌溉用水的浪费并增     

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.     

滴灌土壤水分运动研究进展

滴灌土壤水分运动的研究对于滴灌系统的合理设计有着重要的理论和现实意义。在国内外研究的基础上,概括了在滴灌条件下土壤水分运动规律及其影响因素、湿润体浸润形状、湿润锋的运移规律、点源入渗的几个经典模型及各自的优缺点等方面的研究现状。在此基础上,进一步探讨了滴灌土壤水分运动研究中还存在的问题,如滴灌点源交叉区域内的土壤水分变...     

利用工程措施改变地下滴灌土壤湿润模式的试验

通过滴灌带下铺设阻水塑料布,明显地改变了地下滴灌湿润体的形状和湿润体内部的土壤水分分布,与普通地下滴灌比较,增大了沿毛管纵向的湿润宽度,提高了湿润锋向上的运移高度,减小了水分向下的入渗深度,同时,增大了滴灌带上层土壤的含水量。     

直插式地下滴灌土壤湿润体特征值变化规律及灌溉效果分析

【目的】了解2种典型干旱区土壤(砂土、砂黏土)中直插式地下滴灌的灌水效果。【方法】以实测的土壤湿润锋在垂直向上、向下和水平3个方向的运移距离为基础,建立了土壤湿润锋运移距离与直插式地下滴灌滴头流速和灌水时间之间的函数关系,依据此量化关系结合土壤含水率求得了直插式地下滴灌的微灌技术参数,并评价了直插式地下滴灌在干旱区砂土、砂黏土中的灌水效果。【结果】在2种土质条件下,湿润锋不同方向上的运移距离与滴头流速和灌水时间之间的量化关系式R2>0.95,验证方程R2>0.95,表明模型可行;在砂土中,灌溉水储存系数、灌水均匀系数及土壤湿润比均小于0.6,而在砂黏土中均高于0.8,表明直插式地下滴灌在砂土中灌水效果比砂黏土差。【结论】幂函数可准确描述砂土、砂黏土中直插式地下滴灌湿润峰运移距离、滴头出流速度和灌水时间之间的关系;垂直向上湿润距离与滴头流速负相关,与灌水时间正相关,水平与向下湿润距离与流速、灌水时间均正相关;在本试验条件下,流速为1.25 L/h灌水效果最好。     

重力式地下滴灌土壤水分运动规律的模拟研究

基于非饱和土壤水运动理论,建立了重力式地下滴灌条件下土壤水分运动数学模型,用Galerkin有限元法推导了重力式地下滴灌土壤水分运动有限元方程,并通过试验进行了验证,在此基础上模拟分析了中壤土条件下的滴灌管道埋深、出水孔孔径、供水压力对简易重力式地下滴灌土壤湿润特征和滴孔出水量的影响。结果表明所建模型可以分析地下滴灌土壤水分入渗规律,在中壤土条件下,不同供水压力、滴孔孔径虽对重力式地下滴灌的滴孔出流量有较大影响,但对土壤湿润特征影响微弱,地下滴灌管道埋深对土壤水分湿润特征影响较大,这些结论可为重力式地下滴灌合理的设计及运行提供理论依据。     

不同灌水方式对沙地枸杞土壤水分及产量的影响

【目的】确定根际环形多点源滴灌技术的应用效果。【方法】以陕北沙地枸杞为研究对象,采用小区灌水试验,将根际环形多点源滴灌与地表滴灌、涌泉根灌下对比,研究了不同灌水方式对土壤湿润锋垂直分布范围、土壤含水率、枸杞产量的影响。【结果】地表滴灌下69%的土壤湿润体位于地表0~20cm,涌泉根灌下72.2%的土壤湿润体位于根系主要分布层,根际滴灌下土壤湿润体100%位于枸杞主要根系层;地表滴灌和涌泉根灌、根际滴灌产量比不灌溉枸杞分别增产2 075、3 145、4 150 kg/m^2,水分利用率分别提高了22.4%、41.9%、60.2%;净收入高低排序为根际滴灌>涌泉根灌>地表滴灌,分别比不灌溉处理提高了193.1%、126.3%、81.2%,单位水产值达到了15.0、13.3、11.5元/m^3。【结论】根际环形多点源滴灌的水分湿润范围更适宜于沙质土壤的经济林,是减少地表蒸发损失和深层渗漏的有效技术措施,该技术在沙地经济林生产中有广阔的推广应用前景。     

地下滴灌湿润体变化规律及滴灌带筛选初步研究

通过室内土箱试验,对目前国内常用的3种类型滴灌带(管)(单翼迷宫式滴灌带、内镶片式滴灌带及内镶圆柱状滴灌管),分别在内蒙古自治区典型土壤黏壤土、壤土及沙壤土中开展地下滴灌湿润体变化规律研究,得出随流量增大,湿润体先增后减,黏性越高,减小幅度越大;一般不宜采用压力过高、流量过大的滴灌带,黏性大的土壤选大流量滴灌带易使出流受阻,沙性大的土壤选大流量滴灌带易造成深层渗漏,一般宜选择流量小于土壤饱和导水率的滴灌带。     

滴灌葡萄的双线源水分分布特征及计划湿润层深度计算研究

通过葡萄的大田试验,分析了不同灌水量下滴灌双线源的土壤水分分布特征和湿润范围,并得出了适宜滴灌葡萄的土壤计划湿润层深度。结果表明:在灌水定额分别为0.40、0.67、1.11、1.60m3/hm2时,湿润宽度与灌水定额存在较好的对数函数关系。土壤含水量达到田间持水率、土壤最小含水率的土体范围随着灌水定额的增加而扩大。线源处土壤含水量在深度为0～30cm范围内达到一个最大值。根据水量平衡方程,利用代入法反算出滴灌葡萄适宜的土壤计划湿润层深度为0.3m,为滴灌技术的设计和灌溉制度决策提供了一定的依据。     

多点源滴灌条件下红壤水分溶质运移试验与数值模拟

为了掌握红壤多点源滴灌条件下水分溶质运移规律,为红壤丘陵地区脐橙滴灌灌溉设计和管理提供参考,建立了5个不同红壤容重下滴灌水分和硝态氮运移的数学模型。借助Hydrus-3D模型模拟了不同红壤容重、同一滴头流量和施氮量时土壤水分溶质分布特征和湿润锋推移和交汇过程。模拟结果与试验对比表明:模拟的湿润锋运移交汇过程、湿润体内土壤含水率以及NO_3~--N含量与实测值之间的偏差均在9.5%以内;模拟值和实测值具有很好的一致性,并显示在湿润锋交汇处土壤含水率和NO_3~--N含量低于同一深度滴头下方的土壤,另外高容重红壤阻碍湿润锋的推进速度。总体而言,Hydrus-3D可以用于红壤滴灌施肥灌溉条件下湿润体范围以及水分和氮素运移和分布的模拟。