地下微孔陶瓷灌溉入渗特性模拟试验研究

发布时间：2020-06-14 17:13

【摘要】：地下微孔陶瓷灌溉是将微孔陶瓷灌水器埋于地下一定深度,在工作水头较低的情况下,将灌溉水缓慢输送到作物根区土壤中的一种节能环保型地下灌溉方式。为了给微孔陶瓷灌水器结构设计和田间应用技术参数确定提供一定的科学依据,本文以微孔陶瓷灌水器为研究对象,采用室内模拟田间的试验方法进行无压灌溉,研究了土壤初始含水率、灌水器埋深和大气蒸发力对地下微孔陶瓷灌溉入渗特性的影响。主要获得如下结论:(1)相同入渗时间内,累计入渗量随土壤初始含水率的增加而减小,累计入渗量的增大幅度随入渗时间的增加而趋于稳定,土壤初始含水率越大,其累计入渗量趋于稳定所需时间越短;湿润锋运移距离随土壤初始含水率增加而增加,湿润锋运移距离随入渗时间的变化符合幂函数关系;微孔陶瓷灌溉湿润体内土壤含水率随入渗时间的增大而迅速增大,最后趋于稳定,初始含水率越低,土壤含水率稳定值越大,且用时越短;构建了不同初始含水率条件下地下微孔陶瓷灌溉累计入渗量预测模型和湿润锋运移距离随土壤初始含水率和时间变化的方程。(2)不同埋深条件下,灌水器流量均随入渗时间的增加而逐渐减小,最后几乎趋近于0;埋深越大,初始流量越大,导致其初始流量不同的根本原因是灌水器上方土壤基质吸力区域大小不同。如:埋深为5 cm、10 cm、20 cm和30 cm的初始流量分别为0.66 L/h、1.01 L/h、1.22 L/h和1.32 L/h,由此可知,影响初始流量不同的土壤基质吸力区域是以灌水器为中心,最大半径为20 cm的球体。不同埋深条件下,湿润锋水平运移距离随入渗时间变化规律相似,湿润锋水平运移距离和竖直运移距离随时间的变化均符合幂函数关系。湿润体内的平均含水率均随入渗时间的增大而逐渐增大,最后趋于稳定,且灌水器埋深越大,湿润体内平均含水率越高。累计入渗量随时间的变化均符合Kostiakov入渗模型,基于此,构建了以灌水器埋深和入渗时间为自变量,累计入渗量为因变量的半经验入渗模型。(3)对于埋深为5 cm和10 cm,大气蒸发力越大,灌水器流量越大,土壤蒸发强度也越大;而对于埋深为20 cm和30 cm,大气蒸发力越大,其流量和土壤蒸发强度变化均不大,且随时间变化的2条曲线基本重合。由此进一步验证,影响灌水器出流的土壤基质吸力区域是以灌水器为中心,最大半径为20 cm的球体。在田间实际应用中,若将微孔陶瓷灌水器埋深设置在20 cm以上,可以减少土壤蒸发强度,有效避免田间蒸发带来无效水分损失,从而提高灌溉水利用率。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S275

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本文编号：2713102