利用winSRFR模拟畦灌入渗参数和灌水质量变化规律

【目的】探究畦灌入渗参数及灌水质量变化规律及其与灌水历时的关系。【方法】基于夏玉米-冬小麦轮作实测数据,采用winSRFR模型模拟灌水过程,计算入渗参数和灌水均匀度。【结果】水流推进与消退均方根误差介于0.05~0.41 h和0.06~0.71 h,占推进和消退时间1.23%~7.16%和1.21%~23.37%;冬小麦水流推进速率明显慢于夏玉米,平均多用时123.99%,冬小麦时期的土壤入渗系数较夏玉米时期平均增大1.05倍,土壤入渗指数较夏玉米时期平均小34.61%,糙率较夏玉米平均增大39.31%;通过拟合,入渗系数与灌水历时呈线性关系(R2=0.9036),可用于入渗系数估算。【结论】winSRFR模型模拟效果较好,随灌水次数增加,入渗系数和入渗指数均减小,地表入渗能力降低,有利于提升灌水质量,入渗系数与灌水历时呈线性关系。

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。

河套灌区畦灌灌水方案优化与敏感性分析

针对河套灌区宽畦田、大畦块导致的灌水效率低的问题,为探求变化环境下适宜的畦灌技术参数,在河套灌区沈乌灌域典型试验基础上,采用不同灌溉设计方案对典型砂土较大田块(长×宽为80 m×25 m)灌水质量进行评价,并在WinSRFR模型模拟基础上分析不同参数对最佳方案灌水质量指标的敏感性变化情况。结果表明:砂土畦田规格(80 m×25 m)较大时农田灌水效果较差,在中等流量(入畦流量Q=20 L/s、单宽流量q=0.80 L/(m·s))水平下,减少尾部25%的田间面积(改水成数从1.0降低至0.75)可节省40%的灌水时间,并可减少16%的灌溉水在水流推进过程中的渗漏损失。采用田块规格+灌水时间设计方案后灌水效果较典型田块得到显著改善,垂直分割田块(80 m×12.5 m)在较大流量水平(Q为26~30 L/s、q为2.08~2.40 L/(m·s))下灌水效率从67%~80%提升至97%~99%,灌水均匀度从0.59~0.79提高至0.84~0.95,储水效率从1.17降低至0.76,并且可以节省当前灌水时间的20%以上,中等流量(Q=20 L/s、q=1.60 L/(m·s))下在获得更优灌水质量的同时可以节省40%的灌水时间,节水效果显著。不同参数对灌水质量评价指标具有相同的变化规律,计划需水水深对灌水质量影响明显,极小单宽流量情况下灌水质量受田面坡度、畦田长度影响较小。建议灌区采用的砂土畦田规格为80 m×12.5 m,并且可根据实际不同来水流量选择所需的最佳单宽流量和灌水时间组合。

关中地区畦田改造对灌水质量的影响

针对田间资料较难明确其改造方案是否合理的问题,文中利用Win SRFR模型对试验结果进行预测,并与实测结果进行对比,明确Win SRFR模型在研究区域的适用性;进而采用单一变量法原则,运用Win SRFR模型设定不同畦长、不同畦宽的畦田规格,模拟不同畦田规格对水流推进和消退运动、土壤含水量分布情况以及灌水效率、灌水均匀度的影响.研究结果表明:在研究区域内,畦宽一定,畦长递增时,水流推进过程时间不变,消退过程时间增大,距离畦首相同位置处土壤水分累积入渗量增大,影响明显.畦长一定,畦宽递增时,单宽流量变小,水流推进过程时间增长,消退过程时间变短;距离畦首相同位置处水分累积入渗量先有减小趋势,在总畦长约3/4处后有明显增大趋势.当畦长在60~80 m,畦宽为5~7 m时可获得最优的灌水质量指标参数,所确定的灌水流量为40 L/s,畦田最佳单宽流量值为5.7~8.0 L/(m·s).结果可为灌区制定合理的灌溉,提高水资源利用效率提供科学依据.