滴水點灌水參數與土壤濕潤均勻度關系研究.pdf

1、滴灌土壤濕潤均勻度是滴灌設計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的影響。目前對于滴灌土壤濕潤均勻度的研究主要在試驗階段,本文以土壤水動力學的基本原理為基礎,通過數值模擬與室內物理實驗相結合的方法,研究滴水點灌水參數與土壤濕潤均勻度之間的機理性關系。得到如下結果:
　　(1)點源滴灌條件下,根據水量平衡原理和達西定律,以Green-Ampt模型和Warrick模型為基礎,建立了描述點源滴灌土壤有效濕潤區(qū)的數學模型。

2、該模型表明,對于土壤設計濕潤深度Zf和設計濕潤半徑Xf,如果要使土體內濕潤均勻,則滴頭流量應該由濕潤鋒運移時間t決定,而且與t0.5呈正比例關系。針對緊沙土和沙壤土對模型進行驗證,驗證結果表明,該模型模擬出的點源滴灌土壤有效濕潤區(qū)形狀與實測結果吻合較好,而且計算過程簡單,模型具有可靠性。
　　(2)對于線源滴灌,在假設土壤含水率線性分布且地表不產生積水的前提下,建立了滴頭間距和土壤濕潤均勻度的數學模型。模型反映出,滴頭間距取決于土

3、壤設計濕潤半徑Xf,欲使兩滴頭間土壤濕潤均勻,滴頭間距Se與土壤設計濕潤半徑Xf呈正比關系。在Xf一定的情況下,土壤濕潤均勻度Cu與滴頭間距Se之間呈負相關線性關系,滴頭間距越大,土壤濕潤均勻度越小。并通過對緊沙土和沙壤土的物理實驗驗證了所建立數學模型的有效性。
　　(3)在地表有積水的條件下,以水量平衡原理為基礎,引用考斯加科夫(А.Н.Костяков)土壤入滲公式建立地表積水區(qū)半徑運移模型。模型反映出地表積水區(qū)半徑r(t)與

4、積水時間tα/2呈正比例關系。其中入滲指數α決定積水區(qū)半徑運移速度,而滴頭流量q決定積水區(qū)出現時間。通過物理實驗對模型的可靠性進行了驗證,結果顯示,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、土壤濕潤均勻度的數學模型。模型反映出,滴頭間距與土壤濕潤寬度和積水區(qū)半徑均呈線性正相關。當土壤水平方向濕潤區(qū)半徑Xf和地表積水區(qū)半徑r一定的情況下,土壤濕潤均勻度Cu與滴頭