由Philip模型参数求解Green-Ampt模型参数的改进与验证

Philip入渗模型与Green-Ampt入渗模型具有相似的物理基础。为间接推求Green-Ampt模型参数,对2种入渗模型进行了对比分析,建立了2模型参数间的数值关系。经理论推导发现,Green-Ampt模型中表征饱和导水率取值介于Philip模型参数稳渗率的1~1.5倍之间,为简化计算,取1.25倍关系,在此基础上,改进了Green-Ampt模型中湿润锋面吸力的求解式。利用数值模拟结果和文献资料进行验证,并对其适用性进行评价。结果表明,所建模型方法计算的入渗率接近模拟值或实测值,且适用于不同土质,其相对误差均小于5%,最大仅为3.61%,均方根误差最大为0.049。说明本文所建模型具有一定的可靠性和普适性,可利用Philip模型参数求解Green-Ampt模型参数,进而描述入渗问题。     

压砂地土壤盐分演替特征研究

针对西北旱区特有的压砂地,分析了不同种植年限压砂地土壤盐分演替特征,结果表明,裸地及新、中、老压砂地土壤盐分平均相对偏差介于-15.43%~28.14%之间,标准差介于4.44%~31.02%之间,变化范围较小,Spearman秩相关系数较大且显著相关,通过时间稳定性可初步确定研究区土壤盐分均值的代表性测点。盐分均值与代表测点值相关系数的变化范围为0.762~0.952,标准误差及平均偏差均较小,代表测点的土壤盐分与区域平均值相关性较高,差异性较小。对新砂地表层土壤盐分进行时空模拟,各时段土壤盐分累计分布曲线变化规律相似,模拟值与实测值略有差异,其空间分布基本趋势与实测数据相符。各时段土壤盐分均属于中等弱变异性,盐渍化程度表现为裸地老砂地新砂地中砂地,压砂地土壤盐分时刻都在发生着演替,中砂地土壤盐渍化程度最小,但伴随着种植时间的延长和覆盖砂石土砂比的增加,老砂地土壤盐渍化呈加剧趋势。     

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。     

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。     

西北旱区压砂地土壤水分的时空分布特征

以西北旱区有着300多年历史的压砂地为研究对象,利用平均相对偏差、统计回归等方法研究土壤水分的时空稳定性特征。结果表明,表层土壤水分变异性最强,随着土层深度的增大,变异性减弱。0～10 cm土壤水分高低值区差异较明显,图形破碎化程度较大,随着土层深度的增大,土壤水分等值线由密变疏,逐渐趋于平滑,图形的破碎化程度相对减弱,斑块的空间连续性增强。土壤水分在干旱条件下斑块的空间破碎化程度高于湿润条件下,时间稳定性随土层厚度的增加而增强,平均相对偏差及标准差变化范围较小,可以选择代表性测点代表0～10、＞10～20、＞20～30、＞30～50 cm土壤水分平均值的估计值。利用2013年数据建立的统计回归模型对2014年不同土层代表性测点土壤水分进行预测,预测精度较高（相对误差最大为15.42%）,表明代表性测点可表征整个研究区土壤水分的均值。以期为该区域合理布设土壤水分监测点和墒情的准确预测提供理论依据。     

膜孔灌土壤湿润体水分分布与人渗特性数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立了膜孔灌土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-3D软件进行求解,利用室内试验对模拟结果进行分析验证,模拟值与实测值基本吻合,所建模型合理.用所建立的模型和方法对一定灌水技术要素组合下的土壤湿润体水分分布、膜孔入渗量进行数值模拟,结果表明:除膜孔间距大时,膜孔附近土壤水分分布不均匀程度增大外,土壤质地、容积密度、初始含水率、膜孔直径和灌溉水深对膜孔灌土壤水分分布模式影响较小.土壤质地、容积密度对膜孔灌的入渗特性影响显著,土壤初始含水率和灌溉水深对其影响较小.膜孔控制区域内的平均入渗水深主要受开孔率和膜孔直径的影响.     

灌区量水设备的研究应用现状与发展趋势

介绍了我国灌区量水技术设备的研究与应用现状,指出利用特设量水设备及仪表量水是目前灌区实际应用广泛的量水形式。灌区量水技术设备的发展应以深化研究已推广的量水设备,发展量水设备的经济性及自动化为主。     

甘肃中部地区集雨补灌生态农业综合效应分析

集雨补灌生态农业是在水保农业和径流农业技术基础上,通过人工措施收集雨水并加以利用,它能在时间和空间两方面实现降雨径流的富集叠加,能充分发挥环境资源与水肥光热因子的协同增效作用,大幅度提高农业生产力,实现同步缓解干旱缺水与减少水土流失的双重目标。集雨补灌措施实施后,能改良土壤理化性质,促进农业经济结构调整和优化,减轻水旱灾害威胁,实现恢复和改善自然生态与稳定农业生产的有效统一。介绍了甘肃中部地区集雨补灌生态农业技术体系、集雨补灌利用模式和途径,并对集雨补灌生态农业综合效应进行了分析。     

滴灌条件下容重对压砂土壤水分入渗规律的影响

[目的]研究土壤容重对压砂地点源入渗的影响规律,为西北旱区发展砂地滴灌技术提供实际理论依据。[方法]通过室内模拟土槽试验,以裸地(无植被和压砂)为对照组(CK),研究了土壤容重(1.23,1.38,1.53g/cm3)对不同种植年限压砂地(新压砂地、中压砂地、老压砂地)砂石层和土壤层两相介质点源入渗规律的影响。[结果]压砂土壤点源垂直累积入渗与其容重和种植年限皆呈负相关关系,压砂土壤在入渗初期,容重对其入渗深度无明显影响,当入渗到达土壤后,入渗深度明显受到容重的影响,容重越大,入渗深度越小;CK水平入渗距离随容重增加而增加,压砂土壤水平入渗随容重增加的变化无明显规律。用λ表征湿润体纵横比,CK和压砂土壤的λ总体随土壤容重增加而减小,压砂土壤容重相同时,λ随种植年限增加而减小。CK入渗前期λ随入渗时间的增加而增加,后期趋于平缓;压砂土壤λ入渗初期随时间增加显著增大,当入渗到达土壤时λ减小,中后期随入渗时间增加λ缓慢增长直至变化不明显。[结论]压砂对土壤水分垂直入渗有促进作用,压砂土壤点源垂直累积入渗与其容重和种植年限皆呈负相关关系。     

喷灌技术在北方缺水地区的应用前景

北方灌区在国家粮食安全战略中具有重要地位,但用水效率不高,浪费现象严重,加强节水灌溉研究是推动中国节水农业可持续发展的重大战略举措之一。喷灌是一种技术成熟、应用广泛的节水灌溉方式,在北方地区具有广阔的前景。在分析中国北方缺水地区喷灌发展的现状与制约因素的基础上,通过实例对畦灌和喷灌2种灌溉方式及固定式、优化型固定式、半固定式喷灌系统的投资、效益、劳动强度等指标进行了比较分析,结果表明每公顷喷灌投资较畦灌减少77.85%,其中每公顷节省用水量56%,节省水费468.75元/hm2,半固定式喷灌系统较固定式喷灌系统和优化型固定式喷灌系统的费用分别减少70.62%、48.86%,但它的劳动强度较高。最后,从增加政府投入,强化喷灌工程统一管理,降低成本,加强喷灌技术研究和大型喷灌机的研发与推广等角度提出了未来喷灌发展的战略对策。该文为缓解北方地区水资源短缺和大力发展推广喷灌技术提供指导。