棉田膜下滴灌土壤水盐分布特征及数值模拟研究

论文摘要

膜下滴灌在干旱半干旱地区盐碱地或次生盐碱地开发利用方面已有广泛应用。本研究以典型区为例,通过大田试验,探讨不同灌溉定额、不同灌水周期条件下的土壤水盐动态变化特征,分析了土壤水分及盐分的变化规律。在此基础上,构建出典型区土壤水盐运移二维数值模型,并运用此模型,对不同灌水定额下的水盐动态变化进行对比,从土壤水分和盐分两方面进行综合考虑,得出适合该区的灌溉制度。本研究的主要结论有：（1）土壤水分运移分析结果表明,按照研究区滴管带布置和实际滴头流量3.0L/h的情况,灌水量不得小于19.35mm;膜间、窄行和宽行三个位置的土壤含水量随着深度的降低区别逐渐减小,灌水结束时,在所有深度上宽行的含水量均达到最大值,窄行水分运移在20cm深度明显出现滞后现象,在40cm以下该现象不明显：从十壤水合理利用角度考虑,满足研究区现行种植模式和土质的单次合理灌水量应在26.1～51.3mm之间。（2）土壤盐分运移分析结果表明,灌水量越大,盐分累积越少。现行灌溉模式下,盐分在60cm深度以下变化较小；盐分运动与水分运动密切相关,盐分随着湿润锋而移动,其中宽行的表现最明显；水分的湿润锋垂向最大深度和水平最大扩展宽度基本代表盐分的滞留位置,由此可以确定根层垂向深度0-60cm和水平向距滴头0-50cm的土壤不累积盐分的条件。浅层土壤盐分分布状态实质上是水分入渗和蒸腾作用相互竞争的结果,所以根据不同时期的腾发量不仅可以确定作物需水量,还可以确定不同水分入渗条件下作物根系附近盐分分布特征。（3）利用HYDRUS-2D建立了二维含根系吸水项的膜下滴灌模型,并采用2009年7月2日～9月1日共计62天的水盐实测数据对模型进行验证,确定水力参数和盐分弥散参数,确立可靠的典型区水盐运移二维数值模拟模型。（4）以棉花为例,综合考虑作物需水量和当地灌溉制度,通过模型对不同灌水定额的土壤水盐运移特征进行模拟预测,通过土壤盐分的积累变化特征,制定适宜典型区的灌溉制度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 膜下滴灌技术研究应用现状
• 1.3 土壤水盐运移的理论研究及现状
• 1.4 研究内容及技术路线
• 第2章 试验设计与方法
• 2.1 试验区概况
• 2.2 试验方法
• 第3章 典型试验区土壤水盐运移特征
• 3.1 土壤水分运移特征
• 3.2 土壤盐分运移的规律研究
• 3.3 不同布管方式下土壤水盐分布特征分析
• 第4章 饱和—非饱和土壤二维溶质运移数值模拟
• 4.1 土壤水盐运移数学模型构建
• 4.2 模型识别
• 4.3 土壤水盐预测与调控
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在问题
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介