日光温室内土壤温度—含水率的拟合及土壤温度的数值模拟

发布时间：2020-03-22 13:33

【摘要】：在北方寒冷干旱地区种植农作物的日光温室中,土壤对植物根系的生长和种子的发芽有直接的影响。其中,土壤温度与含水率变化对温室作物的生长的影响较大。本论文以呼和浩特地区典型“三立一坡”日光温室为研究对象,连续两年采用MS-10土壤水分传感器对日光温室内土壤温度与含水率进行测试,得到有效的实际数据。利用Origin、Excel软件分析数据,研究温室土壤含水率与温度的相互关系,并用Gambit建立土壤温度数值模型,运用Fluent对模型进行数值模拟。研究结果:(1)利用线性拟合模型分析实测数据得出土壤表层的含水率对土壤温度的拟合方程,将土壤温度与含水率的关系式转换成自变量为土壤含水率的方程。修正后的土壤含水率随土壤温度变化的拟合方程如下:在-0.05 m处:Y_(WN1)=(X_(TN1)+157.1768)/4.561 5+0.15 Z+0.05 Z、Y_(WM1)=(X_(TM1)+216.723)/5.900 6+0.15 Z-0.05 Z、Y_(WS1)=(X_(TS1)+177.557)/5.331 4+0.15Z+0.05 Z;在-0.15 m处:Y_(WN2)=(X_(TN2)+42.4386)/1.4578+0.05 Z、Y_(WM2)=(X_(TM2)+106.9583)/3.1419+0.05 Z、Y_(WS2)=(X_(TS2)+37.9246)/1.4159+0.05 Z。验证此方程得知,只要确定土壤表层的温度,即可得到土壤表层的含水率值。(2)基于CFD方法(Computational Fluid Dynamics)对温室土壤温度进行数值模拟,得出相对误差小于5%的土壤温度预测模型,可以预测土壤温度。土壤温度对含水率的变化方程以及土壤温度预测模型可以有效地减少试验测点的数量,为北方地区日光温室土壤含水率与温度变化的研究及温室作物生产提供参考与理论指导。
【图文】：

分布情况,日光温室,情况,土壤温度

图 1 日光温室的室内外情况Fig.1 Indoor and outdoor conditions in solar greenhouse1.3.2 研究方法本论文的研究方法：首先利用 Microsoft Excel 2010 软件统计数据，在日光温东西向中部跨度截面上温室距前底脚 1.4 m 处（南）、3.2 m 处（中部）以及距北1.5 m 处（北）的土壤温度进行温室南北向对比研究；探究在 48 小时内对同一试验深度为 0.05、0.15、0.25、0.35 和 0.5 m 处的土壤温度日变化规律；运用拟合方法究温室土壤表层的含水率与温度之间的关系；基于 CFD 方法对地下土壤温度进行值模拟，将模拟结果与实测结果进行对比，来验证运用 Gambit 软件建立土壤数值型的科学可行性，通过可行的模型预测土壤不同层的土壤温度分布情况。1.4 小结本章结合国内外对日光温室的研究，选取内蒙古自治区呼和浩特市气候下农家常生产的日光温室为研究对象，研究温室内地下土壤温度与含水率变化并对相关试

日光温室,三维模型,温室

内蒙古农业大学硕士学位论文验方案试验温室以及条件试验温室选取农户日常生产使用的日光温室，位于呼和浩特市近郊（北纬9 '，东经 111 °47 '），，该地位于内蒙古自治区中部，属典型的温带大陆性是冬季漫长而寒冷，冬季时间持续 5 个月左右；试验温室坐北朝南，东西南北跨度 10 m，脊高 3.5 m；温室间距 6.5 m，后墙体是夯实土墙，南北方为梯形，顶厚 2.5 m，底厚 3.5 m，高 2.8 m；后屋仰角 20 °。前屋面采用钢覆盖材料为 PE ，厚 0.11 mm；保温被为外层草苫与内层再生棉，试验温室麦菜。试验温室在晴天时通风时间较长，通风时段为在上午 9:00 - 10:00 之温被，下午 17:00 - 17:30 之间覆盖保温被。温室结构尺寸如图 2 所示。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S152;S625

【参考文献】