膜孔灌溉入滲特性的數值模擬研究.pdf

1、本文在查閱和分析總結國內外膜孔灌溉理論與技術研究成果的基礎上，采用室內試驗理論分析與數值模擬相結合，以數值模擬和試驗驗證為主的技術路線。以土壤水動力學理論為基礎，建立了膜孔灌溉條件下的土壤水分運動模型，研究了膜孔灌溉條件下濕潤體水分分布與入滲規(guī)律。通過研究得出以下研究成果： (1)采用高速離心機對試驗所用中壤土和砂壤土不同容重下的土壤水分特征曲線進行了測定，采用水平土柱吸滲法測定非飽和土壤水擴散率，根據兩者的實測數據，運用RET

2、C軟件對參數進行了擬合，獲得了VG模型的有關參數值，表明VG模型可以很好的表征試驗土壤水分特征曲線。 (2)基于土壤水動力學方程，建立了膜孔灌三維土壤水分運動模型及邊界條件，利用SWMS-3D軟件求解；通過多組膜孔灌室內正交試驗，測定其膜孔累積入滲量及土壤水分入滲動態(tài)含水量變化過程，獲得土壤水分運動過程及其分布的試驗數據。用所建模型對膜孔灌土壤濕潤體水分分布和累積入滲量變化進行數值模擬，將模擬值與實測值進行了對比分析，結果表明：

3、模擬值與試驗值基本吻合，說明本文提出的模型和算法可用于膜孔灌入滲和濕潤體特征的分析。 (3)利用建立的模型，模擬多種土壤不同灌水技術要素組合下濕潤體土壤水分分布和入滲量變化規(guī)律，得出在相同灌水定額條件下，初始含水量對土壤水分分布有一定影響，但對土壤濕潤體的形狀影響小，對膜孔累積入滲量影響微弱，灌溉水深對土壤水分濕潤體的影響微弱，對膜孔累積入滲量影響較小；土壤質地、容重對土壤水分分布的影響顯著，對膜孔累積入滲量影響較大；膜孔直徑對

4、土壤水分分布的影響不大，對膜孔累積入滲量影響很大；膜孔間距對土壤水分濕潤體的形狀影響比較大，對膜孔入滲量影響較小；開孔率對膜孔控制區(qū)域內的平均入滲水深影響大；因此在膜孔灌溉工程設計中可不考慮土壤初始含水量和灌溉水深的影響，而重點考慮不同土壤及容重條件下膜孔直徑和開孔率對田間灌溉的影響。 (4)根據數值模擬資料，建立了考斯加科夫公式中入滲系數七、入滲指數α與膜孔直徑D和開孔率ρ之間的簡化模型，通過擬合表明：入滲系數k與ρ1.12/