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不同农田下垫面处理条件下降雨入渗特征研究

万爽  
【摘要】:在半干旱地区由于降雨不足,水资源短缺,需要充分利用雨水资源,膜下滴灌技术提高了半干旱区的灌溉水利用效率,但减少灌溉需水量的同时,覆膜及起垄改变了农田水环境的入渗-蒸发界面,影响蒸发、入渗、土壤水运移过程,因此从农田水循环角度出发,在降雨稀少,蒸发强烈的气候背景下,分析节水灌溉技术中不同农田下垫面处理(覆膜和起垄)对降雨产流、入渗过程的影响效应,揭示覆膜和起垄对降雨入渗特征的影响,对降水资源高效利用、实现水资源的可持续利用等都具有重要的现实意义。本文通过人工降雨模拟结合正交试验,对不同农田下垫面处理的降雨入渗特征进行了研究,运用了正交试验极差方法分析降雨入渗量及产流开始时间,分析在降雨过程中的浅层土的含水率的变化情况,同时对不同农田下垫面处理条件下的土壤湿润峰变化、土壤垂向含水率变化及降雨后土壤水分入渗过程进行分析,主要研究成果如下:(1)降雨强度是影响降雨入渗量和产流开始时间的最主要的因素,降雨强度越大,降雨量越大,入渗量也随之增加,径流开始时间越短;漫灌地面处理条件下的土壤入渗量最大,产流开始时间最晚,沟灌均次之,膜下滴灌土壤入渗量最少,开始产流时间最早;随着土壤初始含水率的增加,入渗量逐渐减小,产流开始时间越早;(2)降雨强度对浅层土壤含水率的变化速率影响最大,土壤初始含水率次之,农田下垫面处理条件最小;同一下垫面处理下,降雨强度越大,土壤含水率的变化值越大;不同下垫面处理下,膜下滴灌处理的膜外入渗最快;在同一降雨强度下,随着土壤初始含水率的增加,土壤水的入渗越慢;(3)湿润锋运移受降雨强度的影响最大,降雨强度越大,其湿润锋的运移速度越快;在土壤浅层,漫灌下垫面处理的运移速率要大于沟灌大于膜下滴灌,随着深度的增加漫灌和膜下滴灌的运移速率越来越接近;在土壤浅层,膜下滴灌下垫面处理的膜边的运移速率大于垄沟处的运移速率要大于膜中处的运移速率,在土壤深层,垄沟处运移速率要大于膜边大于膜中处;(4)试验对比分析,降雨强度越大,土壤含水率的空间变化越大,在降雨后,降雨强度越小,含水率的变化越缓慢;降雨时间长的情况下,更有利于土壤水的持续下渗;土壤浅层含水率较不均匀,随着时间的推移,不均匀程度逐渐减小;(5)在降雨后,沟灌和膜下滴灌下垫面处理的3个不同位置的土壤含水率变化趋势基本一致,但膜下滴灌垄沟变化的最快;降雨结束后,土壤水分的入渗受土壤基质势和重力势的共同影响。


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