滴灌条件下土壤水分运移规律试验研究

论文摘要

滴灌条件下土壤水分运移规律的试验研究,是正确设计滴灌系统和对田间作物水分进行精准管理的前提和基础。为了探索滴灌条件下土壤水分的运动规律及分布状况,进行了单点源和双点源条件下的室内滴灌试验。本文主要研究了点源入渗条件下,滴头流量和灌水量等因素对湿润体内各点土壤含水量、湿润体形状和湿润范围的影响;双点源入渗条件下,滴头流量和交汇作用对土壤水分分布规律的影响。主要研究成果如下:1)通过室内滴灌单点源入渗试验,结果发现湿润体形状符合抛物线模型,并且水平湿润锋和垂直湿润锋之间存在显著的抛物线关系,湿润体内水平和垂直湿润距离均随着入渗时间的推移而逐渐增大;不同滴头流量入渗试验时发现,滴灌湿润体水平和垂直入渗距离与入渗时间之间存在显著的幂函数关系,并且滴头流量越大湿润锋运移速率越大。水平和垂直两个方向上的湿润锋运移速率具有相同的规律:入渗开始时湿润锋运移速率较大,随着入渗时间的推移,运移速率逐渐减小。2)滴灌自由入渗条件下,当滴头流量为4.6L/h时,粘壤土垂直湿润锋运移速度大于水平湿润锋运移速度所用的时间最短。3)滴灌自由入渗条件下,利用得到的湿润体形状的抛物线特征,推求土壤湿润体特征值的经验解模型,通过试验数据进行验证,实测值与计算值之间相对误差绝大部分在5%以内,模型精度较高。湿润体内含水率在水平或竖直方向,滴头附近含水率最大,随入渗距离的增加而逐渐减小;在湿润体内某一平面上,含水率值大致相等;在离滴头距离从近到远的位置上,含水率差别从大到小变化,等值线由疏到密分布。4)本文利用抛物线旋转体模型获得了湿润体体积与灌水量之间的关系,通过分析获得单点源入渗湿润体内平均含水率变化的转折点,对应的滴头流量为0.65L/h;双点源交汇入渗湿润体内平均含水率变化的转折点,对应的滴头流量为0.53L/h。5)双点源交汇入渗条件下,滴头下方的水平入渗距离和垂直入渗距离均随着入渗时间的延长而增大,并且与入渗时间存在显著的幂函数关系,而交汇界面处的水平和垂直入渗距离与入渗时间之间存在显著的线性关系。湿润锋交汇界面处的土壤含水率大于相同土壤深度处的含水率。6)双点源交汇入渗条件下,在相同灌水量和相同滴头间距情况下,滴头流量越大,湿润体发生交汇用时越短;相同滴头流量条件下,土壤交汇界面湿润体内含水率大于单点源入渗条件下相同位置处的含水率。湿润体发生交汇前后,水平和垂直两个方向上含水率分布规律:两者都随着入渗距离的增加,湿润体内含水率逐渐减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的目的及意义
• 1.3 滴灌点源入渗试验研究进展
• 1.3.1 土壤水分运动研究现状
• 1.3.2 湿润锋运移规律研究现状
• 1.3.3 湿润体形状研究现状
• 1.3.4 湿润体内水分分布情况研究
• 1.3.5 滴灌水分运动的模型研究进展
• 1.4 滴灌双点源交汇入渗试验研究进展
• 1.5 存在的问题
• 第二章 研究内容与方法
• 2.1 研究内容
• 2.1.1 单点源滴灌入渗条件下水分运动规律的试验研究
• 2.1.2 双点源滴灌入渗条件下土壤水分运动规律研究
• 2.2 技术路线
• 第三章 单点源滴灌条件下水分入渗规律和湿润体特征值
• 3.1 试验材料和方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.1.1 供试土壤
• 3.1.1.2 试验设备
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 观测内容
• 3.2 单点源滴灌条件下水分入渗规律
• 3.2.1 滴头流量对滴灌土壤湿润体形状的影响
• 3.2.2 滴头流量对湿润锋运移过程的影响
• 3.2.3 灌水量对湿润锋运移过程的影响
• 3.2.4 湿润比分析
• 3.2.5 湿润锋运移平均速率分析
• 3.3 湿润体特征值模型
• 3.3.1 经验模型的建立
• 3.3.2 经验模型的求解与验证
• 3.4 湿润体内含水率分布规律
• 3.4.1 水平和垂直方向含水率变化规律
• 3.4.2 含水率等值线图
• 3.4.3 滴头流量对湿润体水分分布的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 滴灌双点源入渗条件下湿润体特征值
• 4.1 试验材料和方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.1.1 供试土壤
• 4.1.1.2 试验设备
• 4.1.2 试验方法
• 4.1.3 观测内容
• 4.2 滴灌双点源入渗条件下水分运移规律
• 4.2.1 双点源滴灌条件下土壤湿润体形状的研究
• 4.2.1.1 双点源滴灌条件下湿润锋运移规律
• 4.2.1.2 双点源条件下交汇界面湿润锋的研究
• 4.2.1.3 双点源条件下湿润锋的形状
• 4.2.2 滴头流量对交汇入渗湿润体形状的影响
• 4.2.3 滴头流量对湿润锋运移过程的影响
• 4.2.4 滴头流量对交汇入渗湿润体水分分布的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介