论文题目: 覆膜侧渗沟灌及节水机理研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 农业水土工程
作者: 张新燕
导师: 蔡焕杰
关键词: 地面灌溉,覆膜侧渗沟灌,二维入渗,地表水流运动,灌水均匀度
文献来源: 西北农林科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 与喷、微灌等压力灌溉相比,地面灌溉具有投资少,运行费用低,操作管理方便等优点,且管理良好的地面灌溉系统能获得接近于压力灌溉系统的灌溉效率。目前,世界总灌溉面积的95%以上、我国总灌溉面积的98%均采用地面灌溉方式。但管理不善的地面灌溉系统,垂向渗漏大,灌水均匀度差,灌溉效率低下,这严重影响了地面灌溉的水分利用效率。沟灌是地面灌溉的主要方式,明显的优点是不会破坏作物根部附近的土壤结构,不导致田面板结,能减少土壤蒸发损失,适用于宽行距的中耕作物。沟灌的入渗方式属于二维入渗,影响因素复杂,其管理运行较畦灌复杂。因此,研究、改进、完善沟灌技术,提高水分利用效率和灌水均匀度,减小灌水定额对农业节水增产具有重要意义。本文基于对沟灌二维入渗影响因素的实验研究,提出并系统研究了覆膜侧渗沟灌技术。通过对覆膜侧渗沟灌的入渗特性、地表水流运动特性、节水效果与灌水均匀性、系统优化及在大田作物条件下的实际应用的研究,取得了以下进展和成果。1. 通过实验,研究了沟灌中的灌水沟中水深、沟底宽、沟底导水率及土壤初始含水率等因素对沟灌二维入渗的影响,表明:减小灌水沟中水深和沟底导水率及增大土壤初始含水率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。其中,沟底导水率影响最大,计划灌水定额为45 mm,沟底导水率为0 时垂向入渗深度较沟底裸露透水时减小41%,明显改善了沟灌入渗体的形状为低平抛物体形状,从而可减少深层渗漏,增加水平入渗。基于此,提出了覆膜侧渗沟灌技术。该项技术通过在灌水沟底部覆上不透水膜,以减小沟底的垂向入渗和沟的表面糙率,增大侧向入渗,加快水流在沟中的推进速度,为实现灌水均匀度高、垂向深层渗漏损失少、具有较高灌水工效的小定额地面灌溉提供了一条有效途径和可行的思路,是一种既可行又合理的节水地面灌水新技术。2. 通过实验研究了不同沟中水深、灌水沟边坡、湿周对覆膜侧渗沟灌二维入渗特性的影响,初步探明了覆膜侧渗沟灌的入渗规律和特性。灌水沟边坡系数及湿周对覆膜侧渗沟灌的入渗特性有明显影响,而灌水沟中水深影响不显著;在相同计划灌水定额条件下,覆膜侧渗沟灌的入渗体为低平抛物体形状,土壤深层渗漏明显减少,且土壤含水量分布均匀,计划湿润层土壤含水量较高。3. 通过大田试验,研究了不同沟长、入沟流量、灌水定额等对传统的一般沟灌和覆膜侧渗沟灌的地表水流特性的影响和作用,获得了覆膜侧渗沟灌条件下地表水流的运动规律。研究发现一般沟灌和覆膜侧渗沟灌的水流推进过程和消退过程具有相同的变化特
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 导言
1.1 研究目的与意义
1.2 地面灌溉研究进展
1.2.1 地面灌溉理论研究进展
1.2.2 地面灌溉技术方法的研究进展
1.3 存在问题及研究展望
1.4 研究内容
1.5 研究方法与技术路线
1.6 预期创新点
2 沟灌二维入渗影响因素实验研究
2.1 引 言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验土壤
2.2.2 实验设备
2.2.3 实验内容
2.3 试验结果与分析
2.3.1 灌水沟断面尺寸对沟灌二维入渗特性的影响(T 实验)
2.3.2 土壤含水量分布
2.3.3 土壤初始含水率对沟灌二维入渗特性的影响
2.3.4 沟底导水率对沟灌二维入渗特性的影响
2.4 结论
3 覆膜侧渗沟灌入渗特性研究
3.1 材料与方法
3.2 结果与分析
3.2.1 覆膜侧渗沟灌入渗特性影响因素分析
3.2.2 覆膜侧渗沟灌累计入渗水量变化规律
3.2.3 覆膜侧渗沟灌条件下湿润锋变化特征
3.2.4 覆膜侧渗沟灌条件下土壤含水量分布
3.3 结论
4 覆膜侧渗沟灌二维入渗数值模拟研究
4.1 定解方程
4.2 定解条件
4.3 非饱和土壤水力特性
4.4 数值计算
4.5 实验结果与数值计算结果比较
4.6 结论
5 覆膜侧渗沟灌地表水流特性试验研究
5.1 研究概述
5.2 基本情况
5.2.1 试验区的土壤条件
5.2.2 试验观测内容及方法
5.2.3 试验方案处理
5.3 结果与分析
5.3.1 地表水流推进过程
5.3.2 水流的消退过程
5.3.3 沟灌沿沟长方向的入渗时间分布特征
5.3.4 沟灌的水深变化特征
5.3.5 覆膜侧渗沟灌土壤含水量分布
5.4 结论
6 覆膜侧渗沟灌地表水流运动数值模拟研究
6.1 运动波模型理论
6.1.1 定解方程
6.1.2 入渗公式
6.1.3 定解条件
6.1.4 定解方程的数值计算
6.2 模型验证
6.3 模拟结果分析
6.4 结语
7 覆膜侧渗沟灌的节水效果与灌水均匀性评价
7.1 覆膜侧渗沟灌的节水效果
7.2 覆膜侧渗沟灌的灌水均匀性
7.3 结论
8 覆膜侧渗沟灌系统优化模型研究
8.1 目标函数
8.2 决策变量
8.3 结果分析与结论
9 覆膜侧渗沟灌在大田作物条件下的试验研究
9.1 材料与方法
9.1.1 试验区自然地理条件
9.1.2 试验方案设计
9.1.3 测定项目及方法
9.2 结果与分析
9.2.1 灌水前后土壤水分的变化
9.2.2 玉米生育期内土壤水分的变化
9.2.3 覆膜侧渗沟灌的灌水均匀性
9.2.4 不同灌水方式对玉米生长的作用
9.2.5 不同灌水定额对玉米生长的作用
9.3 结论
10 结论与讨论
10.1 主要结论
10.2 创新点
10.3 需进一步研究和探讨的问题
参考文献
致谢
作者简介
发布时间: 2005-12-22
参考文献
- [1].基于实时地表水流推进数据反馈控制畦灌过程的机理与方法[D]. 吴彩丽.中国水利水电科学研究院2015
相关论文
- [1].畦沟灌溉水流运动模型与数值模拟研究[D]. 聂卫波.西北农林科技大学2009
- [2].控制性交替隔沟灌溉的节水机理与作物需水量估算方法研究[D]. 孙景生.西北农林科技大学2002
- [3].微源入渗特性规律与膜下滴灌作物需水量研究[D]. 张振华.西北农林科技大学2002
- [4].干旱区作物—水分关系与田间灌溉水有效性的SWAP模型模拟研究[D]. 魏占民.内蒙古农业大学2003
- [5].区域节水灌溉综合效应评价方法与应用研究[D]. 吴景社.西北农林科技大学2003
- [6].农业节水灌溉技术应用的经济分析[D]. 韩青.中国农业大学2004
- [7].保护地渗灌土壤水分调控技术及作物增产节水机理的研究[D]. 诸葛玉平.沈阳农业大学2001
- [8].干旱地区间作种植高效节水灌溉基础问题研究[D]. 苏德荣.中国科学院研究生院（寒区旱区环境与工程研究所）2001
- [9].灌溉用水需求分析与节水灌溉发展研究[D]. 黄修桥.西北农林科技大学2005
- [10].保墒灌溉的节水增产机理及其效应研究[D]. 员学锋.西北农林科技大学2006