膜孔灌累积入渗量和湿润体运移量表征模型研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:lingshao2009
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为了揭示膜孔灌在自由入渗条件及交汇入渗条件下的水分入渗规律,本文在大量阅读国内外膜孔灌研究成果的基础上,采用数值模拟和试验验证相结合的研究方法,在非饱和土壤水动力学原理的基础上,利用HYDRUS-2D软件进行模拟,研究膜孔灌在自由入渗条件下及交汇入渗条件下土质类型、土壤初始含水率、膜孔直径、灌溉水头、膜孔间距等要素对于土壤水分运动特性的影响,在分析不同影响因素组合条件下膜孔灌入渗特性规律的前提下,建立了膜孔灌累积入渗量简化预测模型和湿润锋运移距离简化预测模型,从而为膜孔灌的田间实际推行提供一定的理论参考。得出以下主要研究成果:(1)通过分析不同质地土壤在不同灌水要素组合下的入渗规律,结果表明,当膜孔灌在自由入渗条件下,影响其累积入渗量的主导因素为土质类型、膜孔直径以及覆膜上方水深度;对其湿润锋运移距离影响较大的因素主要为土质类型和膜孔直径。当其发生交汇时,影响累积入渗量的主导要素为土质类型、膜孔间距以及膜孔直径,其余因素均有影响,但影响很小。(2)膜孔灌在自由入渗时,其累积入渗量的变化规律符合Philip模型,模拟结果表明:模拟参数吸渗率S与膜孔直径D的关系可用幂函数来表示,稳渗率A与膜孔直径D、灌溉水深H具有良好的幂函数关系。因此建立了包含D与H二者在内的膜孔灌自由入渗累积入渗量简化预测模型,由于土壤质地的差异性,该模型包含两个待定参数,可利用一组试验数据即可求得。(3)膜孔灌自由入渗时,湿润锋运移距离包含水平方向运移距离X和垂直向下方向运移距离Y,其二者均与灌水持续时间呈幂函数关系(R2≥0.97)。对于水平方向,幂函数的系数随Ks和D的增加而增加,垂直向下方向,幂函数的系数和指数均随Ks和D的增加而增加,因此建立了不同土质在膜孔灌自由入渗下的水平向和垂直向湿润锋运移距离的简化预测模型,该模型仅需要确定土壤参数Ks,预测值与实测值吻合较好。(4)膜孔灌交汇入渗条件下,减渗量(35)I与膜孔直径D、膜孔间距B以及减渗时间t可用幂函数来表述,初始交汇时间t0与B、D也具有相应的幂函数关系。因此建立了减渗量(35)I和初始交汇时间点t0的计算公式,提出了包括膜孔直径和膜孔间距在内的交汇入渗累积入渗量的简化预测模型,模型的计算值与测量值比较吻合,该模型减渗量只有两个待定系数,可以通过一组试验来确定。
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