微孔陶瓷渗灌土壤水分运移规律研究

发布时间：2017-11-07 21:02

  本文关键词：微孔陶瓷渗灌土壤水分运移规律研究

  更多相关文章： 微孔陶瓷灌水器 供水压力 土壤质地 土壤水分运移 HYDRUS-3D

【摘要】：微孔陶瓷渗灌是以微孔陶瓷灌水器为主要部件,以灌水器内外水势差为驱动力,通过土壤含水率变化调节出流速率,缓慢精准湿润植物根系附近土壤的一种新型地下渗灌技术,具有较高的水分利用效率。微孔陶瓷渗灌作为一种新型的灌溉技术,在大规模推广应用前应当明确其各项工作参数,而工作参数的确定与土壤水分运移密切相关。因此有必要对微孔陶瓷灌水器土壤水分运移规律进行研究,以期得出其各项工作参数,为其大面积推广应用提供参考。本文通过室内土箱模拟试验与HYDRUS-3D数值模拟对微孔陶瓷渗灌土壤水分分布规律进行研究,得出以下结论:(1)无压供水条件下在粘壤土中进行灌溉时,微孔陶瓷渗灌过程中入渗流量与灌水器内部外水势呈现出一定的耦合规律;灌水器出流稳定时流量很小,为0.1 L/h,灌水器可以正常供水。与普通地下滴灌灌水时的土壤水分再分布相比,入渗不存在“再分布”现象,缓慢入渗使作物根系持续缓慢吸水,在灌水器附近的小范围内含水率达到40%以上,并未达到饱和含水率,也未形成积水,不会造成深层渗漏,能满足植物根系的缓慢长期吸水,是一种优于普通地下滴灌的灌溉方式。(2)供水压力和土壤质地对陶瓷灌水器入渗过程有明显的影响。供水压力是决定微孔陶瓷灌土壤水分初始入渗速率和累计入渗量的关键因素,影响灌水器达到稳定入渗的历时,而对最终的入渗速率影响较小;供水压力对土壤含水率分布影响较大,供水压力越大,灌水器周围含水率越高,高含水率的区域越大。黄绵土中的土壤水分入渗量和入渗速率均远大于粘壤土,湿润锋推进进程较粘壤土快,湿润体范围较粘壤土大;土质不同时,微孔陶瓷渗灌湿润体形状不同,在黄绵土中,湿润锋形状呈上小下大的梨形,含水率高的区域在灌水器下方;粘壤土中为椭圆形,且随着压力的增大,水分沿径向方向运移越大,椭圆越扁。(3)用HYDRUS软件模拟微孔陶瓷灌水器入渗的结果与试验结果一致,可以用HYDRUS软件建立模型对微孔陶瓷灌水器入渗做相关研究。模拟结果表明:在相同灌水量下,陶瓷灌水器的流量对湿润体大小影响较小,流量越大,灌水器周围的高含水率范围越大;埋深对湿润体大小形状影响不大,但对相同位置处土壤含水率变化影响很大;可以通过改变灌水器内外径(壁厚)、长度来适当改变陶瓷灌水器的流量。(4)结合试验及模拟结果得出:陶瓷灌水器在黄绵土中日灌水量在10L~15L之间,可考虑将陶瓷灌水器应用于具有黄绵土质(陕北等)的果树等经济林灌溉,适宜埋深为30cm;在粘壤土中日灌水量在2L~5L之间,湿润体半径为10~15cm之内的土壤含水率能到达21.6%,达到90%的田间持水率,满足矮小植物生长需要,将陶瓷灌水器应用于对粘壤土质中种植的作物灌溉时,适用于耗水量较小的蔬菜类作物,适宜埋深为20cm。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S152.7;S275

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本文编号：1154084