土壤水盐运移特征研究

论文题目: 土壤水盐运移特征研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 水文学及水资源

作者: 马东豪

导师: 王全九

关键词: 两流区模型,两区模型,毛管束模型,微咸水,膜下滴灌,盐碱地改良

文献来源: 西安理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 土壤污染和土壤盐碱化的加剧使得土壤溶质运移成为研究的热点问题,由于不断增长的人口对粮食和水的需求增加,微咸水利用和开发利用盐碱地具有重要意义。本文在借鉴国内外有关土壤溶质运移、微咸水利用和膜下滴灌开发利用盐碱地研究成果的基础上,采取了理论分析与室内外试验相结合的方法,对土壤溶质运移模型参数的确定方法、微咸水安全利用和膜下滴灌开发利用盐碱地进行了研究,取得了如下结论。1. 在特定条件下,两流区模型能转化为两区模型。在连续输入情况下,两模型的参数具有很好的一致性。对于粉砂性土壤,可以认为毛管束模型和两区模型中的不动水体含量相同,建立了弥散度和Brooks-Corey模型参数n之间的简单函数关系,从而可利用土壤水分特征曲线预测两区模型的水动力弥散系数。2. 在微咸水入渗条件下,累积入渗量、湿润锋和入渗率随入渗水矿化度和土壤初始含水量的增加而增加,但当入渗水矿化度大于3g/1时,土壤的入渗能力反而减小;对于初始含盐量较高的土壤,微咸水入渗也有脱盐作用,脱盐深度随累积入渗量的增加呈幂函数增加,随入渗水矿化度和土壤初始含水量的增加而减小;水分的脱盐效率随淋洗水量和入渗水矿化度的增加而减小,与土壤初始含水量无关。3. 不同灌水量的淡水和微咸水灌溉试验结果表明,在相同的灌水量下,微咸水灌溉相对于淡水灌溉小麦平均减产20-30%;亩穗数比淡水处理增加30%左右;小麦生育期平均耗水强度和水分利用效率普遍低于相同灌水量下的淡水处理;在淡水灌溉条件下,缺少拔节水和灌浆水能提高水分的利用效率,缺少抽穗水会降低水分的利用效率,所以在缺水情况下,抽穗水应优先考虑。在微咸水灌溉条件下,只西安理工大学硕士学位论文有缺灌浆水时,小麦产量才有明显降低,所以在缺水情况下,灌浆水应优先考虑。 4.通过不同矿化度的微咸水灌溉试验发现,小麦的产量随灌水矿化度的增加而减少,39/1是微咸水灌溉不减产的灌水水质的上限;灌水矿化度的增加降低了小麦在生育期的平均耗水强度,增加了小麦的水分利用效率。不同轮灌次序的咸(39川淡(0.929/1)轮灌试验结果表明,采用咸淡轮灌,小麦产量和水分利用效率在咸水和淡水灌溉之间. 5.大田膜下滴灌试验表明,滴灌条件下,土壤水分和盐分具有显著的沿径向分布规律,土壤水分随滴头距离的增加而减少,土层平均含盐量有随土壤深度累积的趋势,土壤盐分浓度的变异性随土层深度的增加而递减,在表层O一10cm变异最大。覆膜的保水和抑盐效果与灌溉制度有关,在蒸发强烈的盐碱地区,覆膜的抑盐作用比保水作用显著。灌水周期对土壤平均含水量的影响程度与灌水定额有关;土壤盐分对灌水周期反应比较敏感,灌水周期越长,相对于不覆膜处理,覆膜处理的土壤盐分和盐分浓度越小。相同灌溉定额下,灌水频率对土壤水分影响不大,但是高频率灌溉的土壤含盐量和盐分浓度比低频灌溉低;覆膜处理的葡萄产量比不覆膜处理高;灌水定额越大,灌水频率越低,产量越高。土壤表层60cm以内的土壤溶液浓度在无膜覆盖条件下沿生育期显著增加,在有膜覆盖条件下则比较稳定;在表层10cm左右,土壤溶液浓度在行间2m处最大,在行内最小,其中覆膜处理比不覆膜处理的行内土壤溶液浓度低。关键词:两流区模型,两区模型,毛管束模型,微咸水,膜下滴灌,盐碱地改良

论文目录:

1 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究概况

1.2.1 土壤溶质运移模型

1.2.2 土壤溶质运移理论研究现状

1.2.3 国内外微咸水灌溉实践

1.2.4 微咸水利用基础研究

1.2.5 膜下滴灌改良利用盐碱地研究现状

1.3 研究内容与方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

2 土壤溶质运移的基本理论

2.1 对流弥散模型和几何模型的基本特征

2.1.1 传统的对流-弥散模型

2.1.2 可动-不可动两区模型

2.1.3 两流区模型

2.1.4 几何模型

2.2 两流区模型参数的灵敏度分析

2.2.1 Twolong软件基本特征

2.2.2 弥散度的灵敏性

2.2.3 质量交换系数的灵敏性

2.2.4 孔隙平均流速的灵敏性

2.2.5 两流区流速比的灵敏性

2.2.6 两流区相对大小的灵敏性

2.2.7 小结与讨论

2.3 两区与两流区模型的对比分析

2.3.1 理论上的区别与联系

2.3.2 两模型模拟能力对比分析

2.3.3 两模型参数间关系分析

2.3.4 小结与讨论

2.4 两区模型中不同水体含量的确定方法

2.4.1 两区模型与毛管束模型特征分析

2.4.2 确定两区模型不动水体含量的方法

2.4.3 毛管束模型与两区模型中不动水体的一致性分析

2.4.4 方法检验

2.4.5 小结与讨论

2.5 由土壤水分特征曲线确定弥散度

2.5.1 基本理论

2.5.2 由水分特征曲线和Jaynes方法预测土壤溶质穿透曲线

2.5.3 小结和讨论

3 微咸水入渗室内试验研究

3.1 试验内容和试验方法

3.1.1 试验内容

3.1.2 试验材料与方法

3.2 微咸水入渗水量对土壤水盐运移的影响

3.2.1 累积入渗量对土壤水分运动特征的影响

3.2.2 微咸水入渗水量对土壤盐分运动特征的影响

3.2.3 微咸水入渗水量对土壤盐分离子运动特征的影响

3.2.4 小结与讨论

3.3 微咸水水质对土壤水盐运移的影响

3.3.1 入渗水质对土壤水分运动特征的影响

3.3.2 入渗水质对土壤盐分运动特征的影响

3.3.3 入渗水质对土壤盐分离子运动特征的影响

3.3.4 小结与讨论

3.4 初始含水量对微咸水入渗土壤水盐运移的影响

3.4.1 土壤初始含水量对土壤水分运动特征的影响

3.4.2 土壤初始含水量对土壤盐分运动特征的影响

3.4.3 土壤初含始水量对土壤盐分离子运动特征的影响

3.4.4 小结与讨论

4 微咸水灌溉田间试验研究

4.1 研究内容和试验设计

4.1.1 试验区概况

4.1.2 试验内容和材料

4.1.3 试验设计

4.1.4 试验田基本苗统计

4.2 微咸水灌溉条件下作物需水规律研究

4.2.1 灌水量对小麦生理特性和产量的影响

4.2.2 灌水量对土壤水分动态的影响

4.2.3 灌水量对土壤水分剖面的影响

4.2.4 1米深度处土壤水分变化过程

4.2.5 小麦耗水量和水分利用效率

4.2.6 小结与讨论

4.3 微咸水灌溉条件下阶段性缺水试验研究

4.3.1 阶段性缺水对小麦生理特性和产量的影响

4.3.2 阶段性缺水对土壤水分动态的影响

4.3.3 阶段性缺水对土壤水分剖面的影响

4.3.4 小麦耗水量和水分利用效率

4.3.5 小结与讨论

4.4 微咸水混灌试验研究

4.4.1 灌水矿化度对小麦产量和生理特性的影响

4.4.2 灌水矿化度对土壤水分动态的影响

4.4.3 灌水矿化度对土壤水分剖面的影响

4.4.4 小麦耗水量和水分利用效率

4.4.5 小结与讨论

4.5 咸淡轮灌试验研究

4.5.1 轮灌次序对小麦产量和生理特性的影响

4.5.2 轮灌次序对土壤水分动态的影响

4.5.3 轮灌次序对土壤水分剖面的影响

4.5.4 小麦耗水量和水分利用效率

4.5.5 小结与讨论

5 膜下滴灌试验研究

5.1 试验内容和试验方法

5.1.1 试验区概况

5.1.2 试验内容

5.1.3 试验材料和方法

5.2 滴灌条件下土壤水盐分布特征

5.2.1 滴灌条件下土壤水分分布特征

5.2.2 滴灌条件下土壤盐分分布特征

5.2.3 滴灌条件下土壤盐分浓度分布特征

5.2.4 小结与讨论

5.3 灌水定额对膜下滴灌条件下土壤水盐动态的影响

5.3.1 灌水定额对土壤水分动态的影响

5.3.2 灌水定额对土壤盐分动态的影响

5.3.3 灌水定额对土壤盐分浓度的影响

5.3.4 小结与讨论

5.4 灌水周期对膜下滴灌条件下土壤水盐动态的影响

5.4.1 灌水周期对土壤水分动态的影响

5.4.2 灌水周期对土壤盐分动态的影响

5.4.3 灌水周期对土壤盐分浓度的影响

5.4.4 小结与讨论

5.5 灌水频率对膜下滴灌条件下土壤水盐动态的影响

5.5.1 灌水频率对土壤水分动态的影响

5.5.2 灌水频率对土壤盐分动态的影响

5.5.3 灌水频率对土壤盐分浓度的影响

5.5.4 小结与讨论

5.6 覆膜对滴灌条件下土壤水盐动态的影响

5.6.1 覆膜对土壤水分动态的影响

5.6.2 覆膜对土壤盐分动态的影响

5.6.3 覆膜对土壤盐分浓度的影响

5.6.4 小结与讨论

5.7 滴灌条件下土壤盐分浓度分布及动态特征

5.7.1 土壤盐分浓度在生育期的动态变化特征

5.7.2 土壤盐分浓度在垂向的分布特征

5.7.3 土壤盐分浓度在行间的分布特征

5.7.4 小结与讨论

5.8 产量分析

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

附录

发布时间: 2005-05-10

参考文献

[1].土壤一维水盐运移的双向耦合数值模拟[D]. 贾森林.兰州大学2013

土壤水盐运移特征研究

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