膜孔灌自由入渗条件下VG模型参数的敏感性分析

【目的】探究膜孔灌自由入渗条件下VG模型参数敏感性。【方法】基于HYDRUS-2D软件,采用单因子扰动分析方法,研究van Genuchten方程中α、n、θr对膜孔灌单点源自由入渗特性的影响。【结果】①单位膜孔面积累积入渗量与α负相关,与n正相关,θr对单位膜孔面积累积入渗量无影响。水平湿润锋运移距离与α负相关,θr对其无影响。垂直湿润锋运移距离与θr负相关,与n正相关。入渗结束时高含水率湿润体面积与θr、n正相关,n的扰动对高含水率湿润体面积影响最大。②单位膜孔面积累积入渗量的相对灵敏度随α增大而逐渐减小,α的正扰动对单位膜孔面积累积入渗量的影响程度弱于负扰动。α负扰动时,水平湿润锋运移距离的相对灵敏度随扰动幅度的增大而逐渐增大;α正扰动时,水平湿润锋运移距离的相对灵敏度随扰动幅度的增大而逐渐减小。③n负扰动时,单位膜孔面积累积入渗量与垂直湿润锋运移距离的相对灵敏度均随扰动幅度的增大呈先增加后减小的趋势;n正扰动时,单位膜孔面积累积入渗量的相对灵敏度随扰动幅度的增大呈先减小后增加再减小的趋势。【结论】n发生扰动对膜孔灌自由入渗特性影响最明显,θr发生扰动对入渗特性影响最小。

肥液浓度对双点源涌泉根灌土壤入渗特征及水分运移的影响

为探究不同肥液浓度对涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体特性变化和水分运移规律的影响,在陕北榆林西北农林科技大学远志山试验基地,设置4个肥液浓度(质量浓度)(0、5、10和20g/L),开展了肥液浓度对土壤累积入渗量、土壤含水率影响的试验研究。结果表明:相同肥液浓度条件下,自由入渗处累积入渗量大于交汇入渗处累积入渗量,涌泉根灌交汇入渗累积入渗量随时间和肥液浓度变化存在显著的幂函数关系(R2>0.9,P<0.01)。采用Philip模型和Kosyiakov模型均能拟合双点源涌泉根灌入渗过程,肥液浓度越大,吸渗率S也越大,土壤的入渗能力越强。肥液浓度增加了双点源涌泉根灌的累积入渗量,与单点源涌泉根灌对比,双点源涌泉根灌累积入渗量有所减小,但交汇面土壤含水率有所提升。在双点源交汇入渗情况下,不同位置处土壤水分的变化差异小于自由入渗侧,而肥液浓度越大,交汇面处的湿润深度越深,土壤含水率大于自由入渗侧土壤含水率。在实际灌水过程中,肥液浓度过大将不利于水肥利用效率的提高。因此,在田间布设过程中,合理的双点源布置方式能更有效地提高涌泉根灌灌水器的灌水效率,同时提高水资源利用率。

膜孔灌单点源入渗特性与数学模型研究

通过室内膜孔单点源入渗试验,分析了膜孔灌单点源入渗单位面积侧渗量与一维垂直入渗量的变化规律,研究了膜孔灌单点源入渗单位面积侧渗量与入渗时间、膜孔直径之间的关系,建立了包含垂直一维入渗量和侧渗量的两个具有明确物理意义的膜孔单点源入渗模型,只需知道垂直一维入渗参数、膜孔直径和入渗时间,即可用于膜孔单点源入渗量的计算。实例验证结果表明,两个模型计算精度高,应用方便,均为计算膜孔单点入渗量的有效模型。

地表滴灌土壤湿润体特征值的经验解

粘壤土地表点源入渗试验研究表明 ,其土壤湿润体形状近似为半椭球体 ,水平和竖直方向的最大入渗距离与入渗时间存在极显著的幂函数关系。湿润体体积和灌水量之间存在显著的线性关系 ,在2～ 4Lh-1的滴头流量范围内 ,灌水量相同时不同流量滴头对应的湿润体体积的最大差异保持在 5 %以内。地表点源入渗过程中 ,土壤湿润体内平均体积含水率的增量和入渗时间、滴头流量无关保持为一定值 ,在本研究条件下为 0 32 6。综合以上结果 。

浑水膜孔灌入渗影响因素

为了揭示浑水入渗与清水入渗的差异,通过大量浑水膜孔灌自由入渗试验资料,分析了影响浑水膜孔灌自由入渗能力的因素,研究了泥沙粒度组成、膜孔直径、土壤容重和土壤初始含水量对浑水膜孔灌自由入渗能力的影响,结果表明各因素对膜孔灌自由入渗能力均有显著的影响,提出了各影响因素与浑水膜孔灌入渗能力之间的关系,建立了泥沙粒度组成、膜孔直径、土壤容重以及土壤初始含水量的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量和稳定入渗率模型,其相关系数均大于0.960 0,根据入渗时间利用这些模型可求得相应的累积入渗量、稳定入渗率,从而进一步判断浑水膜孔灌土壤的自由入渗能力.结论可为更深入地研究浑水膜孔灌自由入渗规律和浑水膜孔灌技术提供参考.

单膜孔点源肥液入渗水氮分布特性试验研究

该文通过室内试验,研究了膜孔灌肥液单点源自由入渗湿润体内水分和NO3--N浓度的分布特性,提出了膜孔肥液自由入渗湿润体内水分和NO3--N浓度分布的数学模型。研究结果表明:水分和NO3--N浓度分布模型计算精度较高,并符合点源湿润体内土壤含水率和NO3--N的分布规律;根据湿润体内水分和NO3--N浓度分布模型,推求得到了湿润体中土壤含水率、NO3--N浓度和湿润半径三者之间的关系。以上成果为进一步研究膜孔肥液入渗的影响因素和灌水技术提供了理论基础。

膜孔灌充分供水点源入渗研究进展

膜孔入渗为充分供水条件下的空间三维入渗,可分为三种类型:膜孔自由入渗、膜孔单向交汇入渗和膜孔多向交汇入渗。在已有研究成果的基础上,综述了膜孔点源入渗影响因素、入渗模型特性、水分分布特征、湿润体浸润形状、湿润锋运移的规律、数学模型等,提出了膜孔灌今后应研究的主要问题。

肥液浓度对膜孔入渗水分运移特性的影响

通过清水与不同肥液浓度的膜孔单点源室内入渗试验,研究了不同浓度的肥液膜孔入渗量、湿润锋运移距离及土壤含水量分布。揭示了土壤膜孔入渗量和湿润锋运移距离随肥液浓度的增加而增大的规律;建立了不同肥液浓度膜孔入渗量和湿润锋运移经验模型;提出了由清水入渗参数、湿润锋运移参数和肥液浓度分别推求膜孔入渗量和湿润锋运移距离的理论模型,经实测资料验证表明,模型精度较高;随肥液浓度的增大,湿润锋运移距离越大,相同深度处的土壤含水量也增大。研究成果为进一步进行膜孔灌溉技术研究奠定了科学基础。

施肥方式对膜孔点源入渗尿素转化特性的影响

通过室内入渗试验,研究了不同施肥方式对膜孔点源入渗尿素转化特性的影响。结果表明,不同施肥方式下尿素的转化规律基本一致,施肥5 d后土壤铵态氮达到最高峰,随后的10 d内迅速下降至土壤的本底值,而土壤硝态氮一直平稳升高,于施肥后15 d左右达到最大值。不同施肥方式下膜孔点源入渗土壤尿素转化后铵态氮和硝态氮的分布特征有明显的不同。灌施情况下土壤铵态氮含量和硝态氮含量沿着远离膜孔中心的方向逐渐减小;表施情况下土壤铵态氮和硝态氮含量集中分布在土壤表层以下7～15 cm的土层内;深施情况下土壤铵态氮和硝态氮含量集中分布在土壤表层5～17 cm的土层内。

多因素浑水膜孔灌入渗特性分析

主要选取土壤容重、土壤初始含水率、膜孔直径和浑水含沙率4个影响因素,研究多个因素综合作用下的浑水膜孔灌单点源入渗特性及分析各因素的敏感性.试验采用正交设计,利用SPSS软件进行多元回归分析,对4个因素影响下的单位膜孔面积累积入渗量进行了回归分析,拟合决定系数R=0.98,表明各影响因素均对浑水膜孔灌单点源入渗有一定影响.利用相对值法分析了各因素入渗参数对单位膜孔累积入渗量的影响程度,且显著程度由大到小依次为膜孔直径、土壤容重、土壤初始含水率、浑水含沙率;利用敏感性指标判断得出在同一入渗时间,各影响因素越大对浑水膜孔灌单点源入渗速率的影响越弱.

单点源入渗条件下肥液入渗水磷分布与数值模拟

【目的】研究不同滴头流量在滴灌条件下对风沙土中水磷分布的影响。【方法】采用室内试验,研究相同灌水量不同滴头流量(0.3、0.9、1.2 L/h)单点源入渗条件下的土壤水分和有效磷在土壤中的分布情况,进行数值模拟研究。【结果】滴头流量为0.3 L/h时,土壤湿润范围由0~15 cm深度向30~45 cm深度逐渐缩小,土壤中有效磷分布较均匀。滴头流量为0.9 L/h时,各深度土层土壤湿润范围一致,滴头下方15~30 cm深度土壤有效磷浓度峰值为800 mg/kg,高于滴头流量为0.3 L/h时。且有效磷含量水平方向上分布范围较1.2 L/h流量时广。在相同的滴头流量下,磷肥随着水分入渗向下迁移,有效磷含量主要聚集在15~30 cm深度内;随着滴头流量增大,磷肥向土壤深层迁移量增大。【结论】在灌水量为225 m^(3)/hm^(2)、磷酸二氢铵施入量为300 kg/hm^(2)时,土壤中有效磷浓度较高。在不同滴头流量条件下,土壤有效磷分布符合滴头正下方浓度较高,随水扩散后含量逐渐降低的规律。

滴灌双点源土壤水分入渗特性数值模拟研究

为了研究双点源滴灌条件下土壤水分运动规律,为滴灌多点源系统的合理设计提供理论依据,基于非饱和土壤水分入渗理论和双点源滴灌条件下土壤水分分布特征,建立了滴灌条件下双点源土壤水分入渗数值模型,利用流体建模有限元分析软件HYDRUS-3D对数值模型进行了运算。将湿润区内土壤含水率运算与实测结果进行对比可得:实测与模拟值一致性较好,均遵循滴灌点源入渗土壤水分运动和双点源交汇湿润体的演变规律。用所建模型对一定灌水技术要素下的土壤湿润体水分分布状况进行数值模拟,结果表明:当q=1.2 L/h,滴头间距为30 cm时,湿润锋交汇时间为268 min。灌水时间增加,交汇区土壤含水率增大,最大值为0.32 cm3/cm3。远离滴头的湿润区内土壤等值线图融合为一条曲线,随着时间的推移,曲线向下移动,形状从屋脊形过渡为水平。当灌水时间相同时,湿润锋运移速率、湿润体剖面面积、滴头附近高含水区土壤湿润体体积及湿润体内相同位置处土壤含水率均随流量增大而变大。结论滴头流量、灌水时间对双点源滴灌土壤水分入渗有一定影响,土壤水分入渗数值模拟能较准确反映双点源入渗条件下土壤水分运动规律。