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《西北农林科技大学》 2017年
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动态水压滴灌条件下土壤水分运移特性研究

徐尧权  
【摘要】:动态水压滴灌系统的提出为解决灌水器堵塞问题提供了一条新途径.相比于恒定水压滴灌,动态水压滴灌条件下灌水器出流量呈现周期性变化,使得其土壤水分运移特性发生变化。目前对动态水压滴灌条件下土壤水分运动特性及影响因素研究还较少,其土壤水分运动规律是整个动态水压滴灌系统的设计依据,因此很有必要对动态水压滴灌条件下土壤水分运移特性进行研究,确定其影响因素及相关规律,为动态水压滴灌系统的合理设计及作物水分的有效管理提供理论依据。因此,本文采用室内试验与数值模拟相结合的方法,分析了动态水压(三角函数波形)滴灌条件下土壤湿润体和土壤含水率的变化过程,分析了动态水压波动参数(基础水压、振幅和周期)对土壤水分运移的影响,以此探究了动态水压滴灌条件下土壤入渗特性,得出结论如下:(1)在动态水压及恒定水压滴灌条件下,土壤湿润体形状在灌水结束时均呈现出近似椭球体。在灌水的初期,水平方向的湿润距离大于垂直方向的湿润距离,湿润体形状类似与扁率较大的1/4椭球体。(2)在入渗初期基础水压相同时,在动态水压及恒定水压滴灌条件下水平方向上都表现出较强的入渗能力。随着入渗时间的延长,湿润比减小,水平和垂向湿润速度均缓慢下降,在基础水压相同时,动态水压滴灌条件下土壤水分具有更强的垂向入渗能力,而恒定水压滴灌条件下土壤水分具有更强的水平入渗能力。对于湿润锋随时间在水平和垂向上的运移距离和速度可以用幂函数较好拟合,其具有良好的相关性,相关系数R均在0.9以上。(3)不同处理下距离滴灌点源位置越近含水率越大而且达到稳定的时间不同。当基础压力相同时达到稳定的时间也不同,表现为三角函数波形压力更快达到稳定。各监测点含水率变化基本一致,迅速增加至稳定达到饱和。基础压力相同时,在未达到饱和之前监测点处三角函数波形压力下含水率要大于恒压条件下。(4)在动态水压及恒定水压滴灌条件下,含水率等值线图分布情况基本一致,上疏下密。但是相同基础压力不同压力模式下,含水率等值线图形状不同,三角函数波形压力表现为向滴头下方偏移,而恒压等值线较为平缓。三角函数波形压力下滴头方向上保持较大水分,具有较强的保水能力,水利用率较高。(5)通过将动态水压模式下土壤水分随时间变化的实测值与模拟值结果对比以及最终土壤湿润体剖面含水率等值线图的对比,得出模拟入渗效果与实测基本吻合,遵循滴灌条件下土壤入渗水分分布规律,可以较真实的反映三角函数波形压力条件下土壤水分运移规律,为动压滴灌系统的合理设计与寻求不同入渗参数条件下土壤水润体最有分布提供了可能。(6)增大基础压力,在入渗初期可以使水平方向上的入渗距离呈现明显的增大趋势,而在垂直方向上却并不明显,入渗结束时高含水率区域增加,整个湿润体增大;增大振幅利于垂直方向的入渗,改变了湿润体内高含水率区域的分布范围,使整个高含水率区域增加,但是对整个湿润圈的分布影响不大;改变压力周期可以改变整个湿润体内水分分布情况以及湿润圈的分布规律,且利于在垂直方向上的入渗。随着压力周期的不断增大,湿润体内饱和区面积也在不断增大,使湿润体向滴头下方偏移。
【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】:2017
【分类号】:S275.6;S152.7

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