地表滴灌点源入渗土壤水分运动的模拟研究

在陕北米脂山地微灌枣树示范基地进行大田滴灌入渗试验的基础上,为了研究不同滴头流量的地表滴灌入渗特性及其湿润体形状,对湿润峰面土壤含水量、湿润峰运移距离和湿润体的形状变化应用HYDRUS2D软件进行模拟研究,结果表明:地表滴灌入渗湿润体的水平扩散半径、向下入渗深度均随流量的增大而增大,且均与入渗时间有显著的幂函数关系;滴灌点源入渗条件下,滴头流量、灌水量、对土壤湿润体大小和形状都有影响;土壤含水量和湿润峰运移距离的模拟值与实测值均具有较好的一致性.该文所得结果对地表滴灌系统的规划设计有一定的实用价值.     

供水压力对地下点源水分入渗过程的影响研究

根据大田地埋地下滴灌毛管单孔入渗试验资料,分析了供水压力对水分入渗过程以及入渗模型参数的影响.研究结果表明,供水压力对地下点源入渗过程具有明显的影响,累积入渗量随供水压力的增大而增加,压力势是影响土壤中水分运动的主导势,其相对稳定入渗率与供水压力所产生的压力势梯度直接相关;供水压力与考斯加可夫人渗模型人渗系数有一定的相关关系,而与入渗指数相关性差.研究成果对土壤水分运动理论的研究和地下滴灌灌水技术参数的确定具有一定的参考价值.     

水平一维土壤水分入渗特性分析

本文对土壤非饱和导水率和水分特征曲线分别采用k=ks(hd/h)m和(θ-θr)/(θs-θr)=(hd/h)n的形式，假定水平入渗时土壤传导区内水分运动通量q不随位置x变化，推求了湿润锋与累积入渗量和入渗率间关系、湿润锋随时间变化关系，以及土壤水分分布与湿润锋间关系。并利用实验资料对这些理论关系进行了检验，检验结果表明了理论分析是合理的。     

浑水灌溉下土壤水分入渗规律研究综述

目前,国外土壤水分连续入渗研究主要集中在Green-Ampt模型的修正以及Philip、Parlange入渗方程的求解两方面。国内学者对浑水连续入渗的研究认为:浑水与清水入渗的差异主要是浑水中物理性黏粒的存在引起的,浑水入渗模型以通过浑水灌溉试验进行拟合而得到的经验公式为主;对浑水波涌灌间歇入渗研究认为,不同泥沙粒度组成的浑水间歇入渗能力均小于同条件下的浑水连续入渗能力,且减渗率随入渗周期数的增加而增大。今后应开展不同灌水方式、多种影响因素下的浑水灌溉研究。     

用BP网络预测温度对土壤水分入渗的影响

在研究温度对土壤水分入渗的影响时，引入BP网络理论。在5℃、17℃、29℃和40℃4个温度下进行水平一维入渗实验，观测各温度下湿润锋运移距离和累积入渗量随时间的变化；根据5℃、17℃、40℃的湿润锋运移距离和累积入渗量与时间的幂函数关系，以相等的时间间隔收集训练样本，建立土壤水分运动的BP网络模型；用29℃的相应参数为检验样本，对所建模型进行校核，结果良好；该模型可以预测西安粉土5℃－40℃的水分入渗状况，这可以为制定合理的灌溉制度提供重要依据。     

单点膜孔入渗特性的试验研究

膜孔入渗是指在覆膜灌溉中，水通过膜孔渗入土壤的过程。作者对陕北榆林壤土进行了5种膜孔直径的单点膜孔入渗室内试验，观测并分析了累计入渗量、湿润深度及表面湿润半径随入渗历时的变化规律。结果表明：①单点膜孔的累积入渗量变化过程符合Kostiakov模型；②相对入渗参数(单点膜孔入渗参数与垂直一维入渗参数之比值)与膜孔直径具有显著的相关关系；③单点膜孔的湿润深度小于垂直一维入渗的湿润深度，并且相对湿润深度(单点膜孔的湿润深度与垂直一维入渗的湿润深度之比值)与膜孔直径具有显著的相关关系；④单点膜孔入渗的表面湿润半径与入渗历时符合幂函数关系，并与膜孔直径存在着显著的相关关系；⑤在相同入渗历时的情况下，与垂直一维入渗相比，膜孔入渗的湿润土体平均含水率较小。     

基于最小作用原理的积水土坡水分入渗路径及规律研究

基于最小作用原理,以时间为最小作用量,建立了二维Richards方程水分入渗路径的泛函,提出了积水条件下土坡水分入渗的变分解,并在此基础上利用Brooks-Corey模型计算了锋面以上土体的水力坡降并讨论了入渗曲线的形态,同时利用Hydrus 2D软件分析了第一类边界条件下土坡内含水量分布。结果表明:二维斜面入渗的变分解与一维水平入渗、垂直入渗变分解具有相同形式;入渗曲线表现为外凸形态;数值计算得到的入渗量与湿润锋深度呈线性关系,与变分解的分析结果一致;变分解求得的湿润锋深度、含水量分布用于分析边坡稳定等宏观工程问题是可行的。     

土壤水分入渗研究评述

土壤水分入渗是一个复杂的过程,受到很多因素,诸如土壤物理参数、温度、湿度的影响。目前,对土壤水分入渗的研究主要集中在对各种描述该过程的入渗模型参数的研究方面,同时,土壤水分入渗过程与土壤物理参数、温度等的关系研究也取得了很大进展。这些理论研究为指导人们从事与土壤水分入渗有关的实践活动,比如地面灌溉、盐碱地改良等提供了技     

盐水入渗黄土情况下土壤水盐动态研究

根据目前盐水灌溉出现的次生盐碱化问题及土壤水盐动态的特点,设计—维土壤水盐动态实验系统,并利用此系统进行了黄土盐水积水入渗的水盐动态研究,并对土壤水盐运动的特点进行讨论。     

双点源滴灌交汇区水盐运移规律试验研究

通过模拟大田滴灌的双点源试验,探求了沙壤土土质下,不同滴头流量、滴头间距对水平湿润锋和交汇锋以及电导率的影响。结果表明：随着入渗时间的增加,交汇锋和水平湿润锋运移距离都在增加;当其他条件一定时,流量越大或者间距越小,湿润锋和交汇锋运移的速率越大,土壤湿润体越均匀;相同间距情况下在0-20 cm深度内大流量的交汇区电导率小,在20-40 cm深度内小流量的电导率大;在相同流量情况下0-10 cm深度内滴头间距大的交汇区电导率大,在10-40 cm深度内滴头间距小的电导率大。     

滴灌施肥灌溉的水氮运移数学模拟及试验验证

基于土壤水分运动的动力学方程和溶质运移的对流-弥散方程,建立了不同土壤中地表滴灌施硝酸铵（NH4NO3）时水分和硝态氮运移的数学模型及边界条件。利用商业化软件HYDRUS-2D对模型进行了求解。为了验证所建立的模型,分别在壤土和砂土两种土壤上进行了不同滴头流量、灌水量和肥液浓度下的湿润距离、土壤含水率和硝态氮分布试验。模拟结果与试验数据的对比表明,利用HYDRUS-2D求解所建立的模型得到的湿润距离随时问的变化过程、土壤含水率和硝态氮分布与实测值吻合良好。因此,HYDRUS-2D软件可以作为预测滴灌施肥灌溉条件下水分和氮素在土壤中运移的有效工具。     

灌水频率对地下滴灌线源入渗土壤水分运动规律影响的试验研究

本文通过室内试验,分析了不同灌水频率对地下滴灌线源入渗土壤水分运动规律的影响,认为在相同灌水量条件下,间隔时间越长,土壤水分含量在湿润体内的分布梯度差相对较小,而间隔时间越短,在滴头附近含水率越高,向周围递减的梯度越大。分3次完成灌水量且两次间隔时间12h的试验,在滴头周围含水率较高。     

负压自动补给灌溉原理及可行性试验研究

本文提出了一种新型的负压节水灌溉技术,系统在水源高程低于灌水器高程(供水水头为负值)情况下,无需动力加压设备,自动补给实现灌溉作业。理论分析了负压灌溉的基本原理。试验研究了水源与灌水器间不同高程差(H)对灌水效果的影响,试验结果表明：累计入渗量、最大水平和垂直湿润距离随时间呈幂函数变化关系,随高程差呈指数变化关系,相关系数均非常高;湿润锋开始时运移较快,等时间线较稀疏,后来运移变慢,等时间线变密,湿润体近似为椭球体。理论上和试验均说明只要灌水器与水源的高差不超过一定范围,负压灌溉是可行的。     

地表点源滴灌土壤水分运动的动力学模型与数值模拟

本文提出了一种地表点源土壤水分入渗的数值模拟模型.采用ADI隐式差分格式将土壤水分入渗方程离散，用Gauess-Seidel迭代算法求解非线性差分方程.利用质量平衡原理对地表饱和区进行了动态处理.结果表明，数值计算结果较吻合于实测数据，所提出的数值模型既适用于均质土壤，也适用于成层土壤.     

土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布 特性影响试验研究

通过室内不同土壤初始含水量的注射灌水分入渗试验,研究了土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布特性影响。研究表明：注射灌的累积入渗量与时间呈幂函数关系,土壤初始含水量越大,相同入渗时间的累积入渗量越大。在出水口下方土壤水分湿润范围较大,土壤含水量也较大,而在出水口上方则相反。土壤初始含水量越大,土壤湿润范围越大,距离出水口相同距离的土壤含水量越大。以上研究可为进一步补充注射灌理论技术提供基础。     

咸淡水交替淋溶下土壤盐分运移试验

为确定咸淡水交替灌溉后土壤盐分的运移规律,采用2 g/L,4 g/L两种矿化度的咸水分别与淡水连续、交替淋溶室内土柱,初步研究了咸淡水交替淋溶下土壤盐分的变化规律。研究结果表明:咸淡水交替淋溶下土壤表层盐分逐渐下移,两个试验处理的土柱都出现积盐情况,且4g/L时的积盐量大于2 g/L时的积盐量,土壤溶液中Na+,Ca2+的分布与EC值的变化规律基本一致,在此条件下盐分的增加没有引起土壤的碱化,灌水结束后,两个试验处理的土壤溶液EC值都小于4 dS/m,在作物耐盐的范围内,可推广应用到大田咸淡水交替灌溉中。     

浅埋式滴灌土壤水分分布规律试验研究

以探寻合理的滴头埋深与流量为目的,开展浅埋式滴灌下土壤水分分布规律的试验研究。试验土箱净尺寸为30cm×30cm×60cm(长×宽×高),供试土壤取自新疆青河县阿苇灌区试验站。试验设置5、10、15 cm 3个滴头埋深,各埋深条件下设置不同流量的处理。结果表明:不同滴头埋深的情况下均存在土体破坏的临界流量,滴头埋深越大临界流量也越大,滴头埋深为5、10和15 cm对应的临界流量分别为1.0、1.7和2.5 L/h;随着流量的增大,滴头埋深过浅时,水量向湿润体上部聚集,当埋深超过一定深度时,水量向湿润体下部聚集;在临界流量情况下,湿润锋前60 min运移速率较快,随着滴头埋深的增大,灌水结束后湿润体的垂向湿润长度越长,土壤平均含水率值越小;滴头埋深为10 cm、流量1.7 L/h时,湿润体水分分布较为合理。