重力式地下滴灌土壤水分运动规律的模拟研究

基于非饱和土壤水运动理论,建立了重力式地下滴灌条件下土壤水分运动数学模型,用Galerkin有限元法推导了重力式地下滴灌土壤水分运动有限元方程,并通过试验进行了验证,在此基础上模拟分析了中壤土条件下的滴灌管道埋深、出水孔孔径、供水压力对简易重力式地下滴灌土壤湿润特征和滴孔出水量的影响。结果表明所建模型可以分析地下滴灌土壤水分入渗规律,在中壤土条件下,不同供水压力、滴孔孔径虽对重力式地下滴灌的滴孔出流量有较大影响,但对土壤湿润特征影响微弱,地下滴灌管道埋深对土壤水分湿润特征影响较大,这些结论可为重力式地下滴灌合理的设计及运行提供理论依据。

重力式地下滴灌点源入渗特征的数值模拟与验证

基于非饱和土壤水动力学理论,建立了重力式地下滴灌条件下土壤水分运动轴对称三维数值模拟模型,利用Galerkin有限元法进行了数值模拟。通过试验对比验证,表明所建模型可以用于分析地下滴灌土壤水分入渗规律,具有较高的精度。对不同灌水技术要素条件下的地下滴灌湿润特征及入渗规律进行了数值模拟。结果表明,在相同灌水量下,供水压力与滴孔孔径对湿润圈影响微弱,重力式地下滴灌管道设计时可以不考虑其影响,但它对滴孔出流量影响较大,而其它因素对滴孔出流量的影响微弱。因此在地下滴灌管道设计时,只需根据田块长度和渗水管损失设计孔径和供水压力,并可选择较小的供水压力;在相同灌水量情况下,管道埋深对湿润圈具有较明显的影响,应按田间实际进行合理选择,这些结论可为地下滴灌合理的设计及运行提供理论依据。