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本文在查阅国内外相关文献的基础上,结合我国黄河流域浑水灌溉的实际,通过开展室内外试验,并结合数值模拟,针对浑水膜孔肥液自由入渗问题,主要研究浑水膜孔肥液自由入渗的入渗能力、湿润锋运移距离、湿润体水分分布以及土壤NO3-—N和NH4+—N运移特性及其影响因素,取得了以下主要研究成果:(1)不同肥液浓度、膜孔直径、土壤初始含水率和浑水含沙率条件下,浑水膜孔肥液自由入渗的单位膜孔面积累积入渗量与入渗时间之间均符合Kostiakov入渗模型;相同的入渗历时条件下,随着肥液浓度的升高,初始含水率、膜孔直径和含沙率的减小,入渗系数K逐渐增大;建立了单位膜孔面积累积入渗量与各影响因素和入渗时间的经验模型,经验证所建模型的可靠性较高。(2)不同肥液浓度、膜孔直径、土壤初始含水率和浑水含沙率条件下,浑水膜孔肥液自由入渗时湿润锋的运移距离随着肥液浓度、膜孔直径和土壤初始含水率的增大而增大,随着浑水含沙率的增大而减小;各影响因素下湿润锋的运移过程均为幂函数关系,按照幂函数分别建立了各影响因素下的湿润锋的运移过程的经验模型,经验证所建经验模型可靠性较高。(3)不同影响因素条件下,浑水膜孔肥液自由入渗所得出的湿润体内土壤含水率分布等值线均呈半椭圆形;随着到膜孔中心距离的由近到远,含水率等值线从疏到密分布,膜孔附近的含水率最大,含水率分布等值线相对疏松,基本接近饱和含水率,水势梯度较小,而湿润前锋附近的含水率变化较大,含水率分布等值线越密集,水势梯度较大;相同的入渗历时内,肥液浓度越高、浑水含沙率越小、初始含水率及膜孔直径越大,所得出的湿润体体积和高含水率区域越大,在湿润体内同一位置处,相应的含水率越大。(4)浑水膜孔肥液自由入渗条件下,停止供水时实测的湿润体内水平及膜孔中心垂向土壤NO3-—N含量和NH4+—N含量受肥液浓度、膜孔直径、浑水含沙率及土壤初始含水率的影响较大;灌水结束及再分布24 h和48 h,土壤NO3-—N和NH4+—N主要集中分布在膜孔中心附近区域,湿润锋附近实测的土壤NOO3-—N和NH4+—N含量相比本底值无明显变化,而土壤NO3—N在湿润体内分布规律与水分分布相似;随着肥液浓度的升高、浑水含沙率的减小、初始含水率及膜孔直径的增大,相同的入渗历时内的NO3—N和NH4+—N浓度锋运移距离越大,在湿润体内同一位置处,NO3-—N含量和NH4+—N含量均越高。(5)利用Hydrus-3D模型对单膜孔浑水自由入渗土壤水分运移特性进行了数值模拟,并对比分析了模拟值和实测值,计算了两者之间的相对误差;不同初始含水率条件下,单膜孔浑水自由入渗的累积入渗量、湿润锋运移过程以及膜孔中心垂向土壤含水率的实测值与模拟值之间的相对误差均较小,即HYDRUS-3D模型可以很好地模拟单膜孔浑水自由入渗条件下的土壤水分运移特性。