地下滴灌条件土壤水分运移规律试验研究

论文摘要

研究地下滴灌条件土壤水分运移规律试验,是地下滴灌设计的前提,对精确管理滴灌具有现实的指导意义。本文通过室内单点源自由入渗和双点源交汇入渗试验,获得了粘壤土地下点源入渗不同滴头流量、灌水量、滴头间距等因素对土壤湿润体形状、湿润锋、含水率的影响。得出主要研究结论如下:(1)单点源自由入渗可分为两个阶段:第一阶段为土壤吸力作用阶段,湿润体为规则椭球体;第二阶段土壤水重力作用阶段,湿润体形状不规则;湿润体各方向的湿润距离与时间均呈现良好的幂函数关系。(2)在相同湿润距离处,竖直向下的含水率大于水平向的含水率,竖直向上的含水率最小,各方向上随着半径的增加,含水率逐渐下降;湿润体内的含水率与湿润半径具有良好的二次函数关系;湿润体含水率等值线图,和湿润体轮廓图相似;含水率以滴头为中心,随着半径的增加,一层一层缓慢的减小;在相同的灌水量下,流量小则其湿润体含水率减小的速率越快。(3)小流量情况下,滴灌土壤湿润体体积和灌水量之间存在显著的线性关系;滴灌入渗过程中湿润体内平均体积含水率的增量保持为一定值;当滴头流量小于等于0.7L/h时,湿润体的平均含水率始终保持在一个稳定的状态,滴头流量增加到0.8L/h时,平均含水率变化为紊乱状态,故0.7L/h可以作为平均含水率稳定状态的临界点,其纵向湿润深度最大可达到50cm,水平湿润宽度可达60cm,其纵横比5:6,平均体积含水率达到39%,故可作为地下滴灌的设计依据。(4)交汇入渗可分为两个阶段:第一个阶段为自由入渗阶段,湿润体不发生交汇,湿润体运移呈自由入渗规律;第二个阶段为交汇入渗阶段,两个湿润体发生交汇,湿润体与湿润体合二为一,此时湿润体的轮廓较之前发生很大的变化;交汇界面处竖直向下的湿润锋运移距离总是大于竖直向上的距离;交汇界面处的湿润锋运移速度与滴头流量关系不大。(5)湿润体的再分布导致了湿润体体积的增加和湿润体内的平均含水率的降低,如果降低的过多,则会影响植物的生长;当灌水量增加到16L后,流量大于1L/h的湿润体,其水平宽度和纵向深度都超过了40cm。(6)相同灌水量、相同滴头间距的情况下,滴头流量越大则两湿润体出现交汇的情况越早;湿润体交汇前后,湿润体的体积会发生明显的变化,在交汇入渗前的斜率即平均含水率高于交汇入渗后的斜率,而在交汇入渗开始后,湿润体平均体积含水率依然为一常值。(7)交汇入渗湿润体的形状经过再分布变化,形状为不规则椭球体,轮廓随流量的增大而增大;湿润体的再分布体积都随着滴头间距的增大而增大;滴头间距大的湿润体体积含水率都小;通过再分布,湿润体的体积含水率都有明显的减小,间距越大则增幅越大。

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 国内外地下滴灌研究进展
• 1.3.1 地下滴灌土壤湿润体形状研究
• 1.3.2 地下滴灌湿润锋变化规律的研究
• 1.3.3 地下滴灌湿润体水分分布规律的研究
• 1.3.4 地下滴灌双点源的试验研究
• 1.3.5 地下滴灌水分入渗模型的研究
• 1.4 地下滴灌入渗试验研究存在的问题
• 第二章 研究内容与方法
• 2.1 研究内容
• 2.1.1 地下滴灌单点源入渗条件下湿润体的特性
• 2.1.2 湿润体内水分分布规律
• 2.1.3 地下滴灌双点源条件下湿润体的特性
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 试验材料与装置
• 2.2.2 试验方案
• 2.2.3 观测方法及内容
• 2.2.4 技术路线图
• 第三章 地下滴灌湿润体变化规律
• 3.1 不同灌水要素对湿润体特征值的影响
• 3.1.1 不同滴头流量对湿润锋的影响
• 3.1.2 不同灌水量与滴头流量对湿润体形状的影响
• 3.2 不同灌水要素对湿润体含水率的影响
• 3.2.1 含水率随距离变化的规律
• 3.2.2 不同流量条件下土壤质量含水率等值线图
• 3.2.3 不同灌水量条件下土壤质量含水率等值线图
• 3.2.4 不同灌水要素对平均体积含水率的影响
• 3.2.5 土壤湿润体等效半径与入渗时间及灌水量的关系
• 3.3 湿润体灌水后再分布规律
• 3.3.1 再分布湿润锋的变化规律
• 3.3.2 再分布湿润体体积的变化规律
• 3.3.3 再分布湿润体含水率的变化规律
• 3.4 湿润体形状与植物根系的匹配
• 3.5 小结
• 第四章 地下滴灌交汇入渗湿润体变化规律
• 4.1 地下滴灌交汇入渗湿润体特征
• 4.1.1 地下双点源入渗湿润锋运移规律
• 4.1.2 地下双点源入渗湿润体形状
• 4.1.3 地下双点源入渗湿润体含水率的变化规律
• 4.1.4 地下双点源入渗湿润体体积变化规律
• 4.2 地下滴灌交汇入渗再分布规律
• 4.2.1 再分布湿润体形状的变化规律
• 4.2.2 再分布湿润体体积的变化规律
• 4.2.3 交汇入渗再分布湿润体含水率变化
• 4.3 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