土壤初始含水率对深层坑渗灌入渗特性的影响

通过室内模拟试验与理论分析,探究4种不同土壤初始含水率条件下深层坑渗灌土壤水分运动规律。结果表明:初始含水率对入渗特性有显著影响。相同入渗时间,初始含水率越大,累积入渗量越小,入渗率也越小;而湿润锋运移距离随初始含水率的增大而增加;初始含水率越大,湿润体也越大,且相同位置的含水率也越大。建立了改进的Kostiakov入渗模型,以及初始含水率与湿润锋运移距离的幂函数关系,对所建模型进行验证,精度较高。     

节点渗灌条件下土壤水分运动规律的研究

通过在室内土槽中的渗灌试验,研究了节点渗灌条件下土壤中的水分运动规律,主要包括灌水过程中土壤水分的入渗过程和灌水结束后土壤水分再分布过程,即土壤水湿润锋的运移及湿润区内的土壤含水率分布状况。根据试验结果,对湿润体的形状及其动态变化、横断面及纵断面上的湿润锋的运移速度和土壤含水率的分布及其动态变化进行了描述,并且探讨了灌水量对土壤湿润状况的影响。     

根渗灌水分扩散规律研究

通过田间灌溉试验,研究了在根渗灌条件下土壤中的水分扩散规律,主要包括灌水过程中土壤水分的入渗过程和灌水结束后土壤水分再分布过程,即土壤水湿润锋的运移及湿润区内的土壤含水率分布状况,初步确定根渗灌管间距布置为1.7m,埋管深度50cm,根渗灌系统在粘壤土和粘土的灌溉周期为10d.     

初始含水率对微润灌土壤水盐运移的影响

为探明微润灌对土壤水盐运移的影响,以南疆盐碱土为研究对象,采用室内模拟试验,分析了不同初始含水率(0%、4%、8%、12%)条件下微润灌土壤水盐分布特征。结果表明,土壤累计入渗量及平均入渗率均随着土壤含水率的升高而逐渐下降,成负相关关系;不同初始含水率湿润体在垂直方向上均处于微润带埋设位置偏下,水平方向上成左右对称关系;土壤初始含水率对湿润锋运移距离及湿润体的大小影响较小;随着初始含水率的逐渐增大,等值线图逐渐变疏,土壤水势梯度降低;初始含水率对湿润体内平均含水率影响较小;土壤脱盐区范围及脱盐率随着初始含水率的增大逐渐降低,两者成负相关关系。     

深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗数值模拟

为探讨深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗特性,采用Hydrus-2D软件,建立深层坑渗灌双灌水器条件下的土壤水分运动模型,并通过机理试验对比分析,推求模型参数.结果表明:水平、垂直向上以及垂直向下3个方向湿润锋的拟合结果和实测结果的误差分别为1.28％,3.73％和4.04％,观测点土壤含水量拟合结果与实测结果的平均误差为9.1％,说明所建模型模拟的湿润锋和土壤含水量精度较高.在此基础上,采用该模型分析了湿润体内的土壤水分运动过程,结果表明,随入渗时间的增加,土壤水分运动速度逐渐变慢.     

插入式渗灌的初步研究

为了了解插入式渗灌灌水器的土壤湿润特性,并确定其插入阻力,通过室内土箱灌水试验,观察、测定了插入式渗灌的湿润锋运移情况及湿润区形状、尺寸等数据资料,同时还通过室内、室外土壤插入试验,对灌水器在不同容重土壤中的插入阻力、插入方法等进行了探讨。结果表明,插入式渗灌的土壤湿润形式类似于点源渗灌和点源地下滴灌,当灌水器出流量为2.0 L/h时,土壤湿润区形状接近球形,在灌水历时为130 min时,土壤湿润区尺寸为:宽×高=30 cm×25 cm;外径15 mm灌水器的插入阻力,在土壤含水率接近饱和时一般不超过15 kg,随着土壤含水率的降低,插入阻力显著增加。试验所用插入式渗灌灌水器的土壤湿润特性和插入阻力,基本可以满足田间使用的要求,但还需进一步降低其插入阻力。     

渗灌土壤水分运动数值模拟软件设计方法研究

数值模拟是认识渗灌条件下土壤水分运动规律的重要方法之一,其可为渗灌工程的实施提供理论指导。为降低渗灌条件下土壤水分运动数值模拟研究的成本,在渗灌条件下土壤水分运动数值模拟软件的设计方法上进行了探讨,分析了软件实现的功能,提出了一种渗灌条件下土壤水分运动数值模拟软件的开发模型,并采用面向对象的方法和迭代-增量式的开发过程实现了该软件。本软件能够应用于渗灌条件下土壤水分运动数值模拟,能够模拟土壤初始条件、灌水压力、渗灌管特性和计算区域边界条件对土壤水分运动的影响,能模拟渗灌条件下土壤水分的再分布过程。软件运行可靠、操作方便,具有一定的通用性。     

不同容重条件下深层坑渗灌土壤水分运动的数值模拟

【目的】探究不同土壤容重条件下深层坑渗灌土壤水分的运动规律。【方法】以非饱和土壤水分运动方程为基础,建立深层坑渗灌的数值模拟模型,采用Galerkin有限单元法进行数值求解,用5种不同土壤容重的试验资料对模拟结果进行验证。【结果】容重不同的5种土壤在不同时刻湿润锋的模型值均略小于实测值;非边界上土壤含水量模型值的相对误差为1.98%,边界上土壤含水量模型值的相对误差为10.97%,且上边界的模型值普遍偏小,下边界的计算值普遍偏大;基于研究资料建立了土壤含水量的上、下边界修正方程。【结论】该模型结合修正方程,可以作为一种预测深层坑渗灌条件下土壤水分运动及其含水量分布的有效方法。     

坐水播种时耕层土壤水分再分布的数值分析

利用朝阳县的旱地土壤取得基本参数后,应用数学模型计算了坐水播种时耕层土壤水分再分布时的土壤湿润状况参数,通过数值分析揭示了坐水播种湿润锋运动和土壤含水率的变化规律。结果显示:湿润锋运动速度和土壤含水率的变化速度都是由快逐渐减慢,所形成的湿润区近似一个球冠体;土壤含水率中的最大值出现在沟底附近;并提出可以用历时7 d的土壤湿润状况参数作为衡量坐水播种灌水质量的指标。     

变水头边界条件下土壤水分运动数值模拟

本研究提出了一种变水头条件下一维土壤水分运动数值模拟的边界处理方法，采用隐式差分法对基本方程进行差分离散，用迭代法求解非线性方程。在结合室内实验验证模型可用的基础上，分析了变水头条件下不同土壤初始含水率、不同初始水头高度下土壤水分的运动规律。结果表明，土壤初始含水率和初始水头对水分运动都有较大影响，作者提出的变水头边界处理方法可用于水分入渗历时和湿润锋的预测。     

上层土壤初始含水率对层状结构土壤中指流水分入渗的影响

为探明影响指流入渗特性的主要因素,通过室内物理模拟试验研究不同上层土壤初始质量含水率对层状结构土壤中指流水分运移的影响.结果表明:湿润锋到达指流层的转折时间与上层土壤初始含水率的相关性较高,且呈对数关系;分别运用分段函数模型和连续函数模型对累积入渗量与时间的关系进行拟合,发现运用分段函数模型拟合的结果虽整体与实测值相关性较高,但是该模型在进行分段拟合时,由于分段点处的不连续性,与实际中层状结构土壤水分入渗不一致,而连续函数模型随着入渗时间的延长,模拟结果越接近实测值,且连续函数模型符合实际中层状结构土壤水分入渗的连续性,因此,连续函数模型适用于长历时的水分入渗过程.     

表层掺黏土对砂壤土水分入渗的影响

[目的]针对我国北方砂壤土水分利用效率低的特点,通过室内模拟试验研究了砂壤土表层添加不同黏粒量对砂壤土湿润锋进程、累计入渗量、土壤剖面含水率的影响,分析了土壤中黏粒添加量对砂壤土水分运动影响和机制,旨在为砂壤土工程改良提供理论依据和实践指导.[方法]通过室内土柱模拟试验,设置常规对照（CK）以及2％、5％、10％和20％4个掺黏量,定水头条件下研究不同掺黏量对砂壤土水分入渗特征的影响.[结果]砂壤土表层掺黏后,显著减小了湿润锋进程.随着土壤表层掺黏量的增加,湿润锋下移速率、入渗速率逐渐减慢,累计入渗量减少.湿润锋、累计入渗量与时间之间符合幂函数关系.[结论]在入渗过程中,土壤表层掺黏能显著增加土壤对外界水分的蓄积量,提高土壤的储水量.     

灌水器流量对涌泉根灌湿润体肥液入渗影响研究

为了提高涌泉根灌灌溉模式下的水肥利用效率,在西北农林科技大学米脂试验站原状土上进行了涌泉根灌湿润体肥液入渗试验,研究不同灌水器流量对湿润体特征值的变化特性及水氮运移规律的影响。结果表明：灌水器流量对涌泉根灌肥液入渗湿润体内含水率以及氮素分布均有不同程度的影响,入渗能力、湿润锋运移距离均随灌水器流量的增大而增大,并分别得到灌水器流量与涌泉根灌累计入渗量以及湿润锋运移距离的数学模型。肥液入渗条件下形成的湿润体形状近似为椭球体,湿润体内土壤含水率表现为表层低（18.55%）、中间高（20.39%）、底层低（14.46%）的趋势,在实际生产过程中,应当以分布1 d时湿润体特征值作为灌水技术指导依据。相同土层深度处NO-3-N和NH+4-N含量均随灌水器流量的增大而增大,再分布时间越长,土壤中NO-3-N含量总体呈增加趋势,表层土壤NO-3-N含量最大,深度越深NO-3-N含量越低;土壤中NH+4-N含量总体呈减少趋势,而深层土壤NH+4-N含量减少更明显。水分运动对NO-3-N含量的分布及运移较显著,水分运动对NH+4-N含量的分布及运移不显著。上述结果为涌泉根灌水肥高效利用提供了技术参考。     

基于不同湿润速度下PAM水解过程对砂壤土入渗的影响

为揭示土壤结构改良剂聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)在不同湿润速度下对土壤入渗的影响机制, 通过土槽入渗试验, 研究混施干粉PAM(0、22.5、45 kg·hm^-2)的砂壤土在不同湿润速度(2.5 mm·min^-1和6.25 mm·min^-1)下土壤入渗参数的变化, 通过测定非毛管孔隙率、导气率和团聚体含量来描述土壤结构特征。结果表明:湿润速度显着影响土壤累计入渗量和稳定入渗率, 高速湿润条件下的累计入渗量和稳定入渗率比低速度湿润条件分别降低了23.75%和26.70%.在同一湿润速度下, PAM在不同阶段对土壤入渗的影响截然相反:湿润阶段, 在PAM作用下土壤累计入渗量、土壤非毛管孔隙率和导气率等均有不同程度降低, 且PAM用量越大降低幅度越大, 此时正处在逐渐水解过程中的PAM分子长链堵塞了土壤孔隙, 抑制了土壤水流运动;连续流阶段, PAM能够提高土壤稳定入渗率、土壤非毛管孔隙率和导气率, 且PAM用量越大提高幅度越大, 此时PAM分子已经完全水解, 发挥了稳定土壤结构的作用, 增加了土壤结构中水稳性团聚体含量, 从而促进水流入渗。研究不同湿润速度下PAM水解过程对砂壤土入渗性能的影响, 可以为PAM在改良土壤结构方面更广泛的应用提供理论依据。     

Water and salt movement in different soil textures under various negative irrigating pressures

This study examined the effect of different negative pressures and soil textures on water and salt movement to improve the efficiency of negative pressure irrigation(NPI).Four soil textures of varying fineness(Loamy Sand,Loam,Silty Loam,and Sandy Loam) and three negative pressure values(0,-5,and-10 kPa) were used.As irrigation time increased,wetting front movement speeds decreased,and as negative pressure increased,wetting front size decreased.Coarse soils had the smallest wetting front under greater negative pressure.Next,water infiltration rate decreased as irrigation time increased,and coarse soils had the lowest average infiltration rate under greater negative pressure.Finally,salt content increased with distance from the irrigation emitter and with increased negative pressure.Further,coarse soils were found to have decreased desalination under greater negative pressure.Thus,soil texture has a strong effect on NPI efficiency.However,by adjusting pressure values in accordance with soil texture,soil water content can be controlled and maintained.These findings are important to the improvement of NPI systems,increasing their practicality for agricultural use.     

土壤水分在根渗灌条件下的动态变化规律研究

对根渗灌新型节水灌溉技术水分动态变化进行研究,利用Watch Dog 2800水分测试仪的水分传感器SM100进行监测,材料采用直径25 cm的根渗管。分析灌水过程中和停灌后土壤水分动态变化和规律。通过大田试验,结果表明:在根渗灌条件下,水分是以线源入渗土壤,在渗灌速率为87.86 L/(h.m),灌水时间为100 min时湿润锋径向移动速率远小于垂向移动速率,移动过程呈椭圆形分布扩散。根据不同模型拟合的土壤湿润锋的动态变化,认为二次多项式模型的拟合程度较好。     

地下滴灌条件下土壤水分运动研究

[目的]研究地下滴灌条件下土壤水分的运动规律。[方法]利用TDR测定土壤含水率,连续观测得到地下滴灌灌水过程中湿润锋的运移动态、灌水完毕时及24h后的土壤含水率分布情况。[结果]随着时间的延长,湿润锋的进展速度逐渐减小。灌水完毕时含水率等值线的整体分布近似为椭圆形,与壤土水分分布的一般特征相吻合。由于蒸发因素的存在,接近地表部分的土壤含水率为9.2%,小于土壤初始含水率,停止灌溉24h后,除土壤内部的含水率重新分布之外,土壤湿润体的形状和范围也有了较大的改变,水分达到了地表下70cm处,但湿润体在水平方向的运移却不很明显。[结论]该研究初步了解了地下滴灌条件下土壤水分入渗的特征。     

局部控制地下浸润灌溉土壤入渗特性研究

通过室内试验,对局部控制地下浸润灌溉不同处理下的土壤水分运动进行了观测分析,并用幂函数对不同处理下湿润锋入渗距离及入渗速率与入渗时间之间的关系进行了拟合,用Kostiakov入渗模型建立了局部控制地下浸润灌溉中累计入渗量与累计入渗时间之间的关系,同时确定了局部控制地下浸润灌溉合理的技术要素组合范围。结果表明,所有处理条件下湿润锋的推移及土壤入渗速率与入渗时间均呈显著或较显著的幂函数关系;Kostiakov入渗模型能准确地描述局部控制地下浸润灌溉中累计入渗量与累计入渗时间之间的关系;局部控水浸润灌溉合理的技术要素组合为:淹没高度为7-9 cm,适宜开孔率为14%左右,灌水下限不低于70%田间持水率。