Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 微润线源入渗湿润体特性试验研究 | |
| 其他题名 | Experimental Study on Characters of Wetted Soil From line-source infiltration in Moistube Irrigation |
| 张俊 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 牛文全 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 微润灌溉是在地下滴灌基础上发明的一种新型高效灌溉技术，可实现作物全生育周期连续灌溉。它利用功能性材料半透膜作为灌水管，通过地埋方式将灌溉用水缓慢释放到作物根区土壤中，供作物根系吸收利用。与地面灌溉技术相比，微润灌溉具有节水效果明显、改善作物根区土壤环境、运行成本低、抗堵塞性能强等优点，适宜旱区作物用水需求。基于微润灌溉出流近似成线源，亦称之为线源入渗，微润灌溉是依靠土吸力和半透膜内外驱动力为主的被动供水方式，与常规的地面灌，线源滴灌、垂直线源入渗不同，作为灌水新技术，微润灌尚缺乏完整的灌溉试验参数。微润灌溉条件下土壤水分运移规律的试验研究，是正确设计微润灌溉系统和对田间作物水分进行精准管理的前提和基础。为了探索微润灌条件下土壤水分的运动规律及分布状况，本文进行了线源条件下的室内土槽模拟试验。本文主要分析研究了微润带埋深、土壤质地，土壤容重，土壤初始含水率等关键因素对微润灌溉湿润体特性的影响，包括湿润锋运移规律，湿润体内水分分布规律以及均匀度评价；线源入渗条件下，工作压力水头与流量间关系的测试试验。主要研究成果如下： (1) 微润灌溉湿润体是以微润带为轴心的柱状体，其中粘壤土湿润体为圆柱体，砂土为“倒梨”形柱状体。土壤容重和质地是微润灌溉湿润体的重要影响因素，湿润体体积受质地影响较大，相同灌水时间，粘壤土湿润体明显小于砂土湿润体。容重对微润灌湿润体体积影响非常大，湿润体体积随着容重的增大而减小，并且随着灌水时间的延长，差异性逐步增大。根据试验数据拟合粘壤土不同容重湿润体体积预测公式，误差较小。粘壤土扩散系数随容重的增大而减小，水平、垂直向上扩散指数约为0.5，受容重的影响较小，而垂直向下的扩散指数受容重的影响很大，随着容重的增大而增大。 (2) 湿润锋运移距离与灌水时间t之间呈良好的幂函数关系，砂土的扩散系数大于粘壤土，扩散指数小于粘壤土；微润灌溉累计入渗量与灌水时间呈线性函数关系，R2大于0.9。湿润体垂直剖面含水量呈以微润管带为轴心的同心圆面分布。克里斯琴森均匀系数公式可用于微润灌溉灌水均匀性的评价，微润灌溉湿润体内不存在土壤饱和含水区，大部分土壤水分分布于田间持水量的80%～90%之间，灌水均匀度高，达85%以上。 (3)不同初始含水率条件下湿润体深宽比约为1，深宽比受初始含水率的影响较小。湿润体体积随初始含水率的增大而增大。初始含水率对微润灌溉土壤水分扩散有很大的影响，湿润锋推进速率与初始含水率呈正相关关系，扩散系数与初始含水率成指数递增关系，扩散指数受初始含水率的影响很小，不同初始含水率的不同方向土壤水分扩散指数介于0.50～0.60之间。湿润体内平均含水量受初始含水率的影响非常小，其质量含水率约为22％，均匀度随初始含水率的增大而增大。 (4) 微润灌溉适宜地埋方式，地埋微润带流量和累计入渗量均显著大于地表铺设。在0～2.5m压力水头范围内，微润带流量与工作压力水头呈线性增大的趋势。不同埋深累计入渗量随时间变化过程符合Kostiakov模型，入渗系数随着埋深的增大而减小，入渗指数接近常数。建立累计入渗量与埋深间的经验公式，并用实测值进行了验证，实测值与预测值具有较高的相关性。 (5) 埋深对湿润锋影响较大，水平运移距离与宽深比γ均随埋深的增大而减小，垂直运移距离随埋深略微增大，最终趋于一致。湿润体剖面土壤含水率垂直分布存在明显差异，不同的埋深导致湿润体运移规律和土壤水分均匀性不同，建议微润灌溉条件下粘壤土最适埋深为15cm～20cm左右。 |
| 英文摘要 | Moistube irrigation is a new invention of high-efficient on the basis of subsurface drip irrigation，this method can bring about irrigation of the whole growth cycle for crop.It use functional material semipermeable membrane as irrigation pipe，realize irrigation water to the soil of crop root zone tardily by means of buried way, for uptake and utilization crop root. Compared with surface irrigation technology, moistube irrigation has many advantages, such as, water-saving effect is obvious, improving soil environment of rop root zone，low running costs, strong anti-clogging performance. All of those can suitable crop water demand in arid areas. The moistube irrigation flow approximates as line source, therefore，it’s also called “Line Source Infiltration”. Moistube irrigation is a passive way of water supply that depends on soil suction and driving force between internal and external of semipermeable membrane，which is different with the conventional ground irrigation，drip irrigation from line source，vertical line source infiltration. Moistube irrigation as the new irrigation technology，which was lack of complete irrigation experiment parameters. Experimental Study on Soil water movement during moistube irrigation is the premise and foundation of designing moistube irrigation system properly and managing soil water precisely. In order to investigating the soil water movement and distribution of line source infiltration under miostube-irrigation，this study had conducted soil box experiments from line source in door. This paper had mainly analyzed the effect of the key factors soil texture, bulk density, initial soil water content and buried depth on the characteristic of wetted soil. |
| 中文关键词 | 微润灌溉 ; 线源入渗 ; 湿润体 ; 土壤水分 ; 均匀性 |
| 英文关键词 | Moistube-irrigation line source infiltration wetted body soil moisture irrigation uniformity |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 水土保持与荒漠化防治 |
| 来源机构 | 中国科学院水利部水土保持研究所 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287270 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张俊. 微润线源入渗湿润体特性试验研究[D]. 中国科学院大学,2013. |
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