自动调控畦灌系统中调控要素对水流运动过程的影响

自动调控畦灌是提高灌水质量、减少劳动力需求的重要措施。为探究自动调控畦灌系统如何合理选取调控要素,通过畦灌观测试验获取畦田自然参数,结合WinSRFR模型模拟畦灌过程,分析自动调控畦灌系统中停水距离、停水时间和入畦流量对水流运动过程和土壤水分入渗分布的影响规律。结果表明,停水距离和停水时间在田面水流推进过程、消退过程、土壤水分入渗分布以及灌水质量等方面的调节效果相似。对于100 m畦长的典型试验畦田,七成改水、七五改水、八成改水、八五改水、九成改水的调控效果分别对应灌水量70、80、90、100、110 mm。停水时机对畦田后段的水流推进、消退过程影响较大,而对畦田前段的水流推进、消退过程影响较小,不同改水成数或灌水量并不能显著改变畦田前段的土壤水分入渗分布。调控流量较停水距离和停水时间可以更有效地调控畦田前段的灌水效率和灌水均匀度。因此在优先考虑经济性的自动调控畦灌系统中推荐调控灌水量,而在追求精准调控的自动调控畦灌系统中推荐调控流量。

地埋点源非饱和土壤水运动的数值模拟

根据非饱和土壤水运动理论,建立了地埋滴灌条件下土壤水分运动的数学模型,用有限差分法对模型求解。求解结果得到了田间试验的验证,应用所建立的模型初步分析了地埋滴灌土壤水分运动的基本规律。

地表点源滴灌土壤水分运动的动力学模型与数值模拟

本文提出了一种地表点源土壤水分入渗的数值模拟模型．采用ＡＤＩ隐式差分格式将土壤水分入渗方程离散，用Ｇａｕｅｓ－Ｓｅｉｄｅｌ迭代算法求解非线性差分方程．利用质量平衡原理对地表饱和区进行了动态处理．结果表明，数值计算结果较吻合于实测数据，所提出的数值模型既适用于均质土壤，也适用于成层土壤．

内蒙古农业灌区水循环特征及对土壤水运移影响的分析

针对引黄灌区所面临的水资源问题及灌溉引起的环境问题,以内蒙古河套灌区为研究对象,从灌溉引水、用水、排水之间的转化关系为切入点,以地表水、土壤水和地下水之间的水量平衡理论为基础,定量研究了河套灌区在人类影响条件下的水循环特征.结果表明：灌区内的水循环过程为灌溉（降雨）-下渗-潜水蒸发类型,降水的影响较小,以灌溉水的垂向入渗和潜水的蒸发蒸腾消耗为主,地下水消耗量大于补给量,地下水位呈逐年下降趋势.通过HYDRUS模型模拟计算了河套灌区不同灌溉时期（作物生长期和秋浇期）葵花根层（0~40 cm）土壤水的动态规律.结果表明,灌区葵花土壤的水含量在生长期呈下降趋势;在秋浇期呈上升趋势.土壤水渗漏动态与灌溉或降雨关系密切,生育期、秋浇期土壤水渗漏量分别与相应时期的灌水量显著相关.

膜孔灌溉单孔入渗特性研究

根据室内单点膜孔人渗试验资料，研究了充分供水条件下单点膜孔入渗规律及膜孔入渗与垂直一维入渗之间的关系，提出了膜孔入渗的数学模型，建立了膜孔入渗参数与垂直一维入渗参数的关系，实现了根据一维垂直入渗资料确定膜孔入渗模型。该研究成果为膜孔灌溉理论与技术的进一步研究奠定了基础。

温度对土壤水分运动影响的研究进展

综述了温度对土壤水分运动的影响 ,温度影响的机理和考虑温度影响的土壤水分运动的数学模型 ,以及目前所用的实验研究方法 ,同时提出了本领域中存在的主要问题及研究展望。

地下渗灌土壤水分运动数值模拟

为了寻找一种准确实用的土壤水分运动模拟方法用于指导田间渗灌,该文对一种橡塑渗灌管田间渗灌过程进行监测,并采用Green-Ampt积水入渗模型和一维水平吸渗模型Philip解法分别对渗灌过程中土壤水分在垂直和水平方向的运动进行模拟,通过与田间实测值对比,检验模型的适用性。结果表明,应用Green-Ampt积水入渗模型模拟田间渗灌过程垂直方向土壤水分运动具有较好的准确性,一维水平吸渗模型Philip解法在水平方向的模拟则存在一定偏差。

灌溉用水量的并联型灰色神经网络预测

该文提出了把人工神经网络和灰色预测方法结合成并联型灰色神经网络预测方法,用这种方法来预测灌溉用水量,并以预测方法有效度为优化指标求解组合模型加权系数。结果显示,灰色神经网络预测方法的平均误差为2.67%,明显低于单一的灰色预测方法和神经网络预测方法的平均误差,可以将这种组合方法应用于中长期灌溉用水量预测。

地下滴灌条件下水热运移数学模型与验证

基于土壤水、热运动基本方程,结合地下滴灌水分运动特点,建立了地下滴灌水热运移数学模型。利用HYDRUS-2D软件对模型进行了求解,并用田间实测数据进行验证。模拟和验证结果表明,模型对地下滴灌条件下的土壤水分和土壤温度运移变化动态的模拟效果较好,该水热运移数学模型可以用来监测和调控作物生长所需的土壤水、热环境条件。模拟值和实测值的结果对比表明,上层土壤的水分和温度的模拟值较下层土壤值差异较明显,且数值波动大,主要原因是上层土壤易受到土壤蒸发和大气温度剧烈波动的影响。

棉花膜下滴灌土壤水盐运移规律数值模拟

通过棉花桶栽试验,获取棉花全生育期土壤蒸发蒸腾量以及土壤含水率、含盐量变化规律。以土壤水分运动基本方程和溶质运移对流-弥散方程为基础,在考虑棉花根系吸水和土壤蒸发蒸腾条件下,对膜下滴灌棉花全生育期时段内土壤中水盐运移规律进行了数值模拟,并与实测的土壤含水率和含盐量进行了对比分析。其结果显示:土壤表层和深层的土壤含水率和含盐量模拟值与实测值均存在不同程度的偏差,而中间层土壤含水率和含盐量的模拟值较接近实测值。因此,只要能够获得足够的精确的大田实测资料,就可以将该模型应用于棉花膜下滴灌土壤水盐运移规律的实际预测。

沟灌土壤水分运动数值模拟与入渗模型

为进一步探明沟灌二维土壤水分运动规律,以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立了沟灌土壤水分运动数学模型,用多组试验资料对模型模拟结果进行验证,两者基本吻合,表明模型可用于模拟沟灌二维土壤水分入渗过程。用所建模型对不同因素组合下沟灌土壤湿润体特性进行模拟分析,结果表明:土壤初始含水率、沟间距对沟灌累积入渗量影响较小,土壤质地、容重、沟底宽和沟中水深对其影响较为显著;沟底宽、土壤初始含水率对土壤湿润体水分分布影响较小,土壤质地、容重对其影响较大,沟间距、沟中水深对其影响主要在零通量面附近,当入渗发生交汇后,零通量面处垂向湿润锋运移加快。以此为基础,建立了包含湿周在内的沟灌累积入渗量计算模型。

施水播种条件下灌溉水入渗模型研究

运用土壤动力学原理建立了灌溉水入渗的数学模型 ,并进行了实际灌水的试验验证 ,试验结果表明所建模型的模拟结果与试验结果吻合较好。应用模型模拟分析发现 :适量增加沟宽或回土量可以减小入渗时间 ,缩短播种机排水口至排种口距离。

地下滴灌条件下土壤水分研究概况

介绍了地下滴灌条件下土壤水分运动的常用模型平面流模型和柱状流模型,详细说明了模型提出的理论、应用条件及存在的弊端;并且简要介绍了众多学者围绕该模型展开的相关研究,及在此基础上进行的对模型的改善工作。同时,文章就地下滴灌条件下土壤水分运动的试验研究展开了论述,从湿润体的形状、湿润峰的运移、滴头流量及灌溉制度等方面介绍了近年来一些学者的研究成果。在此基础上,简要分析了存在的问题和以后研究的发展方向。

土壤水分运动对渗灌技术的影响研究

采用数学模型对渗灌条件下不同的土质、初始含水率、渗管埋深、供水压力和历时的土壤水分运动进行计算分析 ,并研究其对渗灌技术的影响 ,提出了相关的设计参数。

喷灌条件下冬小麦田间水分运移数学模拟及灌溉模式的研究

为探讨节水高产喷灌模式,用数学模拟和田间试验相结合方法,研究了冬小麦在喷灌条件下田间水分运移规律。数学模拟结果与田间实测土壤含水率吻合良好。在此基础上模拟计算出不同喷灌定额下,消耗于作物蒸腾、表土蒸发和深层渗漏的水量,结果表明40～60mm喷灌定额下的农田水分无效消耗(表土蒸发+深层渗漏)最小,从而得出节水高产的冬小麦喷灌灌溉模式。经田间试验对比,获得相同产量条件下,本文提出的模式比现行喷灌模式节约灌溉水45%。

地面灌溉的研究现状与发展趋势

本文简要介绍了地面灌溉田面水流运动、灌水质量评价指标及灌水新技术和设备方面国内外研究现状,分析了目前存在的问题、并探讨了地面灌溉未来的发展趋势;指出今后应把简捷易用的地面灌溉水流运动模拟软件开发,不同地区和土壤条件下田间入渗参数的取值及其地面灌溉合理灌水技术指标,不同地区阶式水平畦灌、膜孔膜侧灌、长畦分段灌等低成本地面灌溉技术的标准化灌水技术指标,适合国情的地面灌溉的实时反馈控制技术和设备、激光平地设备、波涌灌溉控制阀、闸管等的开发作为研究重点。

玉米调亏灌溉效应及其优化农艺措施

研究表明：玉米苗期调亏，能减少水分蒸腾，提高水分利用效率，结合施肥和密度处理，能调节玉米光合产物积累。使玉米同时达到高产、高水分利用效率的目的，同时对所建数学模型进行双目标联合仿真，获得不同决策目标下的水肥优化方案。

地下滴灌条件下土壤水分运动模型

本文分析了线水源条件下地下滴灌土壤水运动的物理过程，认为其土壤水运动是一垂直毛管的平面二维流动；在此基础上，建立了饱和──非饱和土壤水二维流动的数学模型。采用ＡＤＩ法，结合Ｐ－Ｃ法对模型进行求解。计算结果与室内试验基本相吻合。

地面灌溉水流运动数值模拟研究述评

对近10多年来地面灌溉水流运动数值模拟方面的国内外研究进展进行了归类整理,并就目前研究中存在的不足和未来急待深入研究的问题进行了探讨,认为在今后的研究中应把地面灌溉入渗参数和糙率的确定问题,不同地区和作物条件下合理的田块尺寸与灌水要素的优化组合研究及经济合理的田间土地平整度及平地模式的研究,长畦分段灌、阶式水平畦灌、覆膜灌溉条件下的水流运动和合理灌水技术指标的研究,浑水灌溉和土壤气阻对地面灌溉水流运动的影响机理研究等作为重点内容。

Fuzzy-PID复合控制在温室节水灌溉中的应用

为解决温室节水灌溉的需求,综合考虑温室环境因子对灌溉量的影响,通过系统辨识的方法,建立被控对象土壤湿度的数学模型。针对湿度控制大滞后惯性环节的特点,设计了一种Fuzzy-PID复合控制的方法。该方法将模糊控制器和PID控制器并行结合,并采用梯形隶属函数的模糊切换算法进行两者的切换,实现两种控制方法的优势互补。实验仿真结果表明:Fuzzy-PID复合控制响应时间短、超调量小、稳态过程没有振荡,不仅具有较好的动态性能,而且具有比较理想的稳态品质,适用于温室节水灌溉控制。