土壤入渗特性和田面糙率的变异性对沟灌性能的影响

以杨凌区粘壤土和砂壤土区域进行的大田沟灌试验为基础,在假定各灌水沟内部土壤入渗特性和糙率均一的条件下,重点分析各灌水沟之间土壤入渗参数和田面糙率的不同组合对沟灌水流运动过程和灌水质量的影响,结果表明土壤入渗特性的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较大,在模拟时必须充分考虑;而田面糙率的变异性对沟灌水流推进过程和灌水质量指标影响较小,可采用田块糙率均值代替各灌水沟的糙率。经实例验证,水流推进过程相对误差为7.28%,灌水效率、灌水均匀度和储水效率模拟值与实测值误差分别为5.74%、6.18%和4.07%,结果表明其模拟效果较好。

根据水流运动过程推求土壤入渗参数和田面糙率的研究

以水量平衡原理为基础,提出了畦田尾部闭合条件下利用两组畦灌水流运动数据推求土壤平均入渗参数和田面糙率的方法,该方法在确定入渗参数和田面糙率过程中避免了采用难以准确确定的田面水深数据。利用大田畦灌试验对所提方法进行了检验,并将该方法所求土壤入渗参数和田面糙率值代入WinSRFR模型中模拟水流运动过程,其与田间实测过程相比,两者具有好的一致性,由此表明该方法能够简单有效地求得畦灌土壤平均入渗参数和田面糙率值。

不同地表状况耕地的田面糙率研究

田面糙率是影响田面水流运动的重要参数之一。该文针对裸地、翻耕地和作物地3种不同地表状况耕地的田面糙率进行研究。分析确定了裸地和翻耕地田面糙率的主要影响因素为田面凹凸程度,作物地田面糙率的主要影响因素还包括根茎宽度和根茎高度;进行了3种地表状况的田面凹凸程度、根茎宽度和根茎高度的田间实测及田面水流运动试验;将零惯量模型与优化方法相结合,建立了田面糙率求解的优化模型;根据田面实测资料,利用优化模型求得3种耕地的田面糙率值,据此,建立了裸地、翻耕地和作物地3种耕地田面糙率与其主要影响因素之间的关系式,验证试验结果表明,所建立的关系式正确。这对合理设计田面灌溉系统,提高灌水质量具有重要参考价值。

基于最小二乘支持向量机模型预测田面糙率

田面糙率是影响地面灌溉质量的重要参数。基于最小二乘支持向量机建立了两类4个田面糙率预测模型,并进行了验证。结果表明第一类模型预测值(即作物地采用LSSVM-N-I3、裸地采用LSSVM-N-I1,翻耕地采用LSSVM-N-I2)相对误差最大值为9.7%;第二类模型预测值(即LSSVM-N-II模型)相对误差最大值为10.5%,由此可见两类模型都具有较高的预测精度,可以用于田面糙率的预测。

畦灌水流运动对田面糙率的敏感性分析

在模型反演确定田面糙率的基础上,针对田面糙率设计了共8种正负偏离情况,利用winSRFR模型模拟了8种不同田面糙率偏离下畦灌水流运动过程及灌水质量,并分析了糙率偏差对水流推进、消退过程、灌水效率和灌水均匀度的影响。结果表明,田面糙率偏差在±20%以内时,对于畦灌水流运动过程、灌水效率和灌水均匀度影响较小。因此,畦灌数值模拟中,对田面糙率估算精度要求可适当放宽。

根据畦田水流推进过程同步推求入渗参数和田面糙率

入渗参数和田面糙率是进行沟畦灌溉模拟计算的基础参数,并已有多种计算方法。与以往研究方法不同,本文选择参数拟合的方法求解参数。以水量平衡原理和曼宁公式为基础,通过分析畦田灌溉水流推进过程,建立了推求Kostiakov入渗公式的参数和田面糙率的方法。同时,利用Maheshwari法计算结果与之比较,验证入渗参数取值合理。再利用零惯量模型预测水流推进过程,与实测数据基本一致,因此田面糙率取值亦合理。

根据水流推进过程预测Horton入渗公式参数和田面平均糙率系数

通过分析畦田水流特征,结合Horton入渗公式,在满宁公式的基础上,根据水量平衡原理建立了利用水流推进过程确定土壤入渗参数和田面糙率系数的方法。同时,利用实验资料对所提出的方法进行了检验,结果表明利用该方法所推求的入渗参数和糙率系数,零惯量模型预测的推进过程和消退过程与实测数据相一致。

基于畦灌水流推进过程推求田面平均糙率的简化解析模型

基于水量平衡模型,通过引入畦灌下渗水形状系数、地表储水形状系数,并分析了两系数的变化规律,发现下渗水形状系数受地表水推进过程中的推进距离和时间的幂指数影响很小,可用一个稳定值计算,由此建立了基于水量平衡法的畦灌时反推田面糙率简化模型.结合大田试验和相关资料对模型进行检验,表明该模型具有严谨的物理基础,计算求解方便,精度较高的优点,可用于畦灌时田面糙率的确定.

根据零惯量模型推求膜孔灌溉田面综合糙率系数

根据膜孔灌溉田面水流运动特性,将膜孔灌溉不连续的入渗界面等效概化成均匀连续的透水界面,对膜孔灌水流推进阶段采用四边形曲线差分网格,消退阶段采用矩形差分网格进行计算,建立了膜孔灌溉田面水流运动零惯量数学模型,并将其与优化理论相结合,提出了确定膜孔灌溉田面综合糙率系数的优化模型。实例计算与方法验证表明,该方法能够简单而有效地确定膜孔灌溉田面综合糙率系数。

畦田Philip入渗参数和田面综合糙率同步推求

以水量平衡原理为基础,通过对畦灌地表水面线的概化,并将Philip入渗公式等同为α=0.5的Kostiakov修正模型,由此建立了利用畦灌水流推进过程同步推求Philip土壤入渗参数和田面综合糙率的模型。结合文献资料和大田试验对所建模型进行验证,并采用Matlab软件求解,得出不同地表储水形状系数σh下的入渗参数和糙率,并分别对入渗参数和田面综合糙率的可靠性进行了验证,结果表明所建模型同步推求土壤入渗参数和田面综合糙率是可靠的,并且计算方便,精度较高。

膜孔灌溉田面综合糙率系数的确定

根据膜孔灌溉田面水流运动特性 ,建立了膜孔灌溉田面水流运动零惯性量数学模型 ,并将其与优化理论相结合 ,提出了确定膜孔灌溉田面综合糙率系数的优化模型。实例计算与方法验证表明 ,该方法能够简单而有效地确定膜孔灌溉田面综合糙率系数。

果园土壤入渗参数与畦灌田面综合糙率的确定

对果园畦灌土壤入渗参数和田面糙率系数的准确测定,有助于提高畦灌的灌水效果。文中在山西省夹马口灌区果园,选择四种土壤表面形态进行了入渗试验,确定了土壤入渗参数,根据试验结果,将灌区土壤分为强入渗、较强入渗、中等入渗和弱入渗四种入渗类型。利用模拟畦灌水流运动零惯量模型,采用反求参数的方法,获得四种土壤入渗类型畦灌田面综合糙率系数,为类似地区进行畦灌设计和管理提供重要的参考依据。

基于改进的Kostiakov模型的地面灌溉入渗参数与田间糙率系数优化识别研究

为提升地面灌溉设计质量,综合地面灌溉水流模拟WinSRFR模型、改进的Kostiakov模型以及多元回归方法建立入渗参数和田面糙率系数参数优化模型,采用粒子群算法对模型进行求解,并通过田间灌溉水流试验进行验证。结果表明:研究方法确定的灌溉入渗参数及田面糙率系数模拟的灌溉水流推进过程和试验测定过程相对误差低于20%,该方法切实、可行,且计算精度好于传统参数识别方法。成果对于地面灌溉入渗参数及田面糙率系数科学确定具有重要研究意义。

田面平整精度对畦灌系统性能影响的模拟分析

利用不同田面平整精度处理下获得的田间畦灌试验资料完成对地面灌溉模型 SRFR的验证 ,在此基础上 ,针对不同的灌水时间条件设置 ,模拟 3种典型地面平整状况下的水流推进与消退过程和畦田水分入渗分布状况 ,分析讨论田面平整精度对畦灌系统性能的影响。模拟结果表明 ,随着田面平整精度的改善 ,畦灌系统性能评价指标显著提高。与田面粗平状况相比 ,激光控制精细平地条件下的灌溉效率可提高 34 % ,灌水均匀度可提高 2 8%。

不同灌水参数组合时田面坡度对灌水质量的影响研究

田面坡度是影响畦灌灌水质量的重要因素,研究田面坡度对灌水性能的影响时,要结合灌水定额、平整精度、田面糙率和单宽流量等参数进行分析。通过对常规平地技术条件下多组合灌溉参数模拟分析得出:不同灌水定额、平整精度、田面糙率和单宽流量组合对应不同的最佳田面坡度,当灌水定额为60.00 mm,平整精度为4.25 cm,田面糙率为0.12,单宽流量分别为4、3 L/(s.m)和2 L/(s.m)时,反向模拟出最佳的田面坡度分别为1.6‰、1.8‰和2.2‰;并通过研究田面坡度对水流推进和消退过程的影响得出:田面坡度为2.0‰的水流推进和消退过程曲线明显比1.6‰和1.2‰的曲线平滑,说明在较小的单宽流量条件下,相对较大的田面坡度可使田面水流运动更加稳定,有利于改善灌水质量。

不同畦面结构下地面灌溉效果的对比分析

为研究畦面结构变化对地面灌溉效果的影响,在4种不同畦面结构的大田灌溉试验基础上,用WinSRFR3.1模型对平作畦灌、细沟灌、畦作浅沟灌和微垄沟灌的田面土壤特性参数和灌水效果进行估算和模拟,比较了不同灌溉方式由于畦面结构改变引起的田面土壤特性和灌水效果差异,并提出不同畦面结构的适宜畦田规格。研究认为,不同畦面结构的田面糙率系数和土壤入渗特性差异明显,微垄沟灌糙率系数最大而平作畦灌糙率系数最小,平作畦灌入渗速率最快而畦作浅沟灌入渗速率最慢;对长畦田来说,畦作浅沟灌灌水效果最好,微垄沟灌次之,平作畦灌最差;在单宽流量为4.5L/(m·s)条件下,畦作浅沟灌灌水效率达到80%的最大优化畦长为200～220m,微垄沟灌为170～190m,细沟灌为150～170m,平作畦灌为150～170m。畦面结构是影响地面灌溉效果的重要因素,在地面灌溉研究和实践中都需考虑进去。

泾惠渠灌区不同灌水时期畦灌灌水效果分析

土壤入渗特性及田面糙率系数随着耕作、灌水、农作物生长等作用呈现周期性变化规律,以泾惠渠灌区夏玉米-冬小麦轮作试验为基础,分析了不同灌季条件下土壤入渗模型参数值以及田面综合糙率系数的时间变异程度,并利用WinSRFR4.1软件对灌水过程及灌水效果的影响进行了模拟分析。结果表明,在一个轮作周期内,土壤入渗参数值以及田面糙率系数均呈现中等变异程度,这种时间变异性对灌水过程及灌水质量均影响显著,在优化灌水技术参数时,应充分考虑这种时间变异性。