滴水點(diǎn)灌水參數(shù)與土壤濕潤(rùn)均勻度關(guān)系研究.pdf

1、滴灌土壤濕潤(rùn)均勻度是滴灌設(shè)計(jì)中要考慮的重要因素,它受到滴頭流量、滴頭間距等灌水參數(shù)的影響。目前對(duì)于滴灌土壤濕潤(rùn)均勻度的研究主要在試驗(yàn)階段,本文以土壤水動(dòng)力學(xué)的基本原理為基礎(chǔ),通過數(shù)值模擬與室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究滴水點(diǎn)灌水參數(shù)與土壤濕潤(rùn)均勻度之間的機(jī)理性關(guān)系。得到如下結(jié)果:
　　(1)點(diǎn)源滴灌條件下,根據(jù)水量平衡原理和達(dá)西定律,以Green-Ampt模型和Warrick模型為基礎(chǔ),建立了描述點(diǎn)源滴灌土壤有效濕潤(rùn)區(qū)的數(shù)學(xué)模型。

2、該模型表明,對(duì)于土壤設(shè)計(jì)濕潤(rùn)深度Zf和設(shè)計(jì)濕潤(rùn)半徑Xf,如果要使土體內(nèi)濕潤(rùn)均勻,則滴頭流量應(yīng)該由濕潤(rùn)鋒運(yùn)移時(shí)間t決定,而且與t0.5呈正比例關(guān)系。針對(duì)緊沙土和沙壤土對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明,該模型模擬出的點(diǎn)源滴灌土壤有效濕潤(rùn)區(qū)形狀與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好,而且計(jì)算過程簡(jiǎn)單,模型具有可靠性。
　　(2)對(duì)于線源滴灌,在假設(shè)土壤含水率線性分布且地表不產(chǎn)生積水的前提下,建立了滴頭間距和土壤濕潤(rùn)均勻度的數(shù)學(xué)模型。模型反映出,滴頭間距取決于土

3、壤設(shè)計(jì)濕潤(rùn)半徑Xf,欲使兩滴頭間土壤濕潤(rùn)均勻,滴頭間距Se與土壤設(shè)計(jì)濕潤(rùn)半徑Xf呈正比關(guān)系。在Xf一定的情況下,土壤濕潤(rùn)均勻度Cu與滴頭間距Se之間呈負(fù)相關(guān)線性關(guān)系,滴頭間距越大,土壤濕潤(rùn)均勻度越小。并通過對(duì)緊沙土和沙壤土的物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所建立數(shù)學(xué)模型的有效性。
　　(3)在地表有積水的條件下,以水量平衡原理為基礎(chǔ),引用考斯加科夫(А.Н.Костяков)土壤入滲公式建立地表積水區(qū)半徑運(yùn)移模型。模型反映出地表積水區(qū)半徑r(t)與

4、積水時(shí)間tα/2呈正比例關(guān)系。其中入滲指數(shù)α決定積水區(qū)半徑運(yùn)移速度,而滴頭流量q決定積水區(qū)出現(xiàn)時(shí)間。通過物理實(shí)驗(yàn)對(duì)模型的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果顯示,所建立的模型能夠較好的模擬粘性土壤的積水區(qū)運(yùn)移情況。
　　(4)在線源滴灌有積水條件下,建立了滴頭間距、滴頭流量、土壤濕潤(rùn)均勻度的數(shù)學(xué)模型。模型反映出,滴頭間距與土壤濕潤(rùn)寬度和積水區(qū)半徑均呈線性正相關(guān)。當(dāng)土壤水平方向濕潤(rùn)區(qū)半徑Xf和地表積水區(qū)半徑r一定的情況下,土壤濕潤(rùn)均勻度Cu與滴頭