涌泉灌土壤水分入渗的三维数值模拟研究
发布时间：2021-09-02 13:55
本文以江西红壤土为研究对象,通过室内试验与HYDRUS-3D数值模拟,分析了涌泉灌条件下流量、灌水量、初始含水量和土壤质地对水分入渗的影响,研究了土壤水分的运移规律,研究结论可应用于涌泉灌灌水参数制定。本文研究的主要结论如下:（1）由不同流量的入渗试验,发现涌泉灌情况下土壤湿润体的形状相似于旋转抛物体,而且湿润锋移动距离在水平和垂直方向上存在明显的抛物线关系。湿润体在水平和垂直方向上的最大半径均随入渗时间的推移呈增大的趋势。在同样条件下,涌泉灌的出水口下方水平和竖直湿润锋运移速率均随着入渗时间的增加而减缓。（2）涌泉灌入渗条件下,流量、容重、初始含水率的变大或变小,湿润比都随时间的增加而逐渐减小;同一时刻的湿润比大小关系,流量大的明显大于流量小的,容重大的明显小于容重小的,初始含水率高的明显小于初始含水率低的。（3）通过对三种流量的涌泉灌水流条件模拟,模拟结果与实测结果相比发现:土壤含水率的观测点处模拟值与取样点处实测值相对误差较小,灌水结束后的含水率剖面模拟结果与实测结果基本吻合。（4）数值模拟条件下,流量对湿润体的影响,湿润体的大小、湿润体内高含水区域的大小随入渗流量的增大而增大。...
【文章来源】：南昌工程学院江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验设备图
(a)水平方向取样分布 (b)垂直方向取样分布图 2.2 取样示意图Fig.2.2 Sampling diagram2.4 试验设计本试验运用室内试验与数值模拟相结合的方式进行研究：（1）涌泉灌单点源室内入渗试验本试验采用单因素控制，共有试验因素 3 个，每个因素分别有 4、3、4 个。试验选取了 4 种灌水流量，流量为 2、4、6、8L/H；土壤容重，分别为 1.24g/cm3；土壤初始重量含水率，分别为 3.5%、4%、5%、7%。见表 2.1。表2.1试验计划表Table 2.1 The schedule of bubble irrigation test in the red soil因素 水平 容重（g/cm3） 流量（L/H）初始重量含水（%）1 1.30 2.0 4.00
（c） q=6L/h（c）The shape of wetted soil during the infiltraion图 3.1 不同流量下湿润体形状Fig 3.1 Different flow under the shape of wet body以看出： 从形态上分析，涌泉灌湿润体竖直剖面的移，剖面轮廓逐渐接近圆形；湿润锋曲线近似椭圆方轴长纵轴短逐渐变成两轴相等，这就说明椭圆的横纵大幅度小于纵轴，这就造成剖面形状的演变。 从灌的水平位移和垂直位移之间都存在：前期水平位移强期两者的衰弱期。比如以 q=2L/h 为例,在 0-100min 水始灌水 15min 时水平位移 7.8cm，垂直位移 3.5cm 相者差距减小，灌水 165min 时水平位移 15.7cm，垂直 以后两者位移距离都减小，灌水 325min 时水平位移 165min 相比分别只增加了 1.8cm、2.4cm。同样 q=4、间增加，湿锋的迁移距离并没有大的变化，这表明湿。 从图可以看出，前 100 分钟内，垂直和水平方向是流量较大，积水面积大且多，重力势能作用微弱。
【参考文献】：
期刊论文
[1]涌灌条件下非饱和土壤水分运动的数值模拟[J]. 张巧利,张亮. 节水灌溉. 2017(08)
[2]滴灌条件下土壤湿润体特征研究[J]. 何小梅. 节水灌溉. 2017(08)
[3]淡水滴灌条件下红壤土水力特征[J]. 王卫华,董丽艳,杨惠芳. 排灌机械工程学报. 2017(08)
[4]设计流量和土壤质地对微孔陶瓷灌水器入渗特性的影响[J]. 蔡耀辉,吴普特,张林,朱德兰,陈俊英,杨帆. 农业工程学报. 2017(07)
[5]涌泉根灌交汇入渗对土壤水氮运移特性的影响[J]. 刘显,费良军,刘扬. 排灌机械工程学报. 2017(03)
[6]地埋滴灌点源入渗土壤水分运动规律实验研究[J]. 张松,李和平,郑和祥,曹雪松,王军. 节水灌溉. 2017(01)
[7]滴灌条件下核桃园土壤水分动态变化的数值模拟研究[J]. 李丹,赵经华,付秋萍,洪明,马英杰. 干旱地区农业研究. 2016(06)
[8]滴灌条件下砂壤土枣林的水分入渗及再分布过程[J]. 李长城,李宏,张志刚,程平,刘帮,韩莹莹,孙明森,刁凯. 西南农业学报. 2016(09)
[9]不同湿润比下滴灌土壤入渗特性模拟试验研究[J]. 王平,胡笑涛,王文娥. 干旱地区农业研究. 2016(04)
[10]地表滴灌条件下滴灌量对土壤水分入渗、再分布过程的影响[J]. 张志刚,李宏,李疆,程平,武钰,刘帮. 农业现代化研究. 2016(01)
硕士论文
[1]微灌技术要素对土壤水分运动影响的数值模拟[D]. 张珂萌.西北农林科技大学 2015
[2]低压滴灌管水力特性试验研究[D]. 常换换.西北农林科技大学 2014
[3]涌泉根灌土壤水分运动特性试验及模拟研究[D]. 李耀刚.西北农林科技大学 2013
[4]涌泉根灌土壤湿润体影响因素的试验研究[D]. 樊晓康.西北农林科技大学 2012
[5]地下滴灌条件土壤水分运移规律试验研究[D]. 王超.西北农林科技大学 2011
[6]膜缝灌入渗特性的数值模拟及修正模型研究[D]. 范海燕.西北农林科技大学 2011
[7]膜孔灌溉入渗特性试验研究及其数值模拟[D]. 孙秀娟.西北农林科技大学 2010
[8]棉田滴灌土壤水分运动规律与数值模拟研究[D]. 王薇.新疆农业大学 2008
[9]滴灌条件下土壤水分入渗过程模拟试验研究[D]. 郑园萍.西北农林科技大学 2008
[10]沟灌交汇入渗特性试验研究及其数值模拟[D]. 王术礼.西北农林科技大学 2008
本文编号：3379134
【文章来源】：南昌工程学院江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验设备图
(a)水平方向取样分布 (b)垂直方向取样分布图 2.2 取样示意图Fig.2.2 Sampling diagram2.4 试验设计本试验运用室内试验与数值模拟相结合的方式进行研究：（1）涌泉灌单点源室内入渗试验本试验采用单因素控制，共有试验因素 3 个，每个因素分别有 4、3、4 个。试验选取了 4 种灌水流量，流量为 2、4、6、8L/H；土壤容重，分别为 1.24g/cm3；土壤初始重量含水率，分别为 3.5%、4%、5%、7%。见表 2.1。表2.1试验计划表Table 2.1 The schedule of bubble irrigation test in the red soil因素 水平 容重（g/cm3） 流量（L/H）初始重量含水（%）1 1.30 2.0 4.00
（c） q=6L/h（c）The shape of wetted soil during the infiltraion图 3.1 不同流量下湿润体形状Fig 3.1 Different flow under the shape of wet body以看出： 从形态上分析，涌泉灌湿润体竖直剖面的移，剖面轮廓逐渐接近圆形；湿润锋曲线近似椭圆方轴长纵轴短逐渐变成两轴相等，这就说明椭圆的横纵大幅度小于纵轴，这就造成剖面形状的演变。 从灌的水平位移和垂直位移之间都存在：前期水平位移强期两者的衰弱期。比如以 q=2L/h 为例,在 0-100min 水始灌水 15min 时水平位移 7.8cm，垂直位移 3.5cm 相者差距减小，灌水 165min 时水平位移 15.7cm，垂直 以后两者位移距离都减小，灌水 325min 时水平位移 165min 相比分别只增加了 1.8cm、2.4cm。同样 q=4、间增加，湿锋的迁移距离并没有大的变化，这表明湿。 从图可以看出，前 100 分钟内，垂直和水平方向是流量较大，积水面积大且多，重力势能作用微弱。
【参考文献】：
期刊论文
[1]涌灌条件下非饱和土壤水分运动的数值模拟[J]. 张巧利,张亮. 节水灌溉. 2017(08)
[2]滴灌条件下土壤湿润体特征研究[J]. 何小梅. 节水灌溉. 2017(08)
[3]淡水滴灌条件下红壤土水力特征[J]. 王卫华,董丽艳,杨惠芳. 排灌机械工程学报. 2017(08)
[4]设计流量和土壤质地对微孔陶瓷灌水器入渗特性的影响[J]. 蔡耀辉,吴普特,张林,朱德兰,陈俊英,杨帆. 农业工程学报. 2017(07)
[5]涌泉根灌交汇入渗对土壤水氮运移特性的影响[J]. 刘显,费良军,刘扬. 排灌机械工程学报. 2017(03)
[6]地埋滴灌点源入渗土壤水分运动规律实验研究[J]. 张松,李和平,郑和祥,曹雪松,王军. 节水灌溉. 2017(01)
[7]滴灌条件下核桃园土壤水分动态变化的数值模拟研究[J]. 李丹,赵经华,付秋萍,洪明,马英杰. 干旱地区农业研究. 2016(06)
[8]滴灌条件下砂壤土枣林的水分入渗及再分布过程[J]. 李长城,李宏,张志刚,程平,刘帮,韩莹莹,孙明森,刁凯. 西南农业学报. 2016(09)
[9]不同湿润比下滴灌土壤入渗特性模拟试验研究[J]. 王平,胡笑涛,王文娥. 干旱地区农业研究. 2016(04)
[10]地表滴灌条件下滴灌量对土壤水分入渗、再分布过程的影响[J]. 张志刚,李宏,李疆,程平,武钰,刘帮. 农业现代化研究. 2016(01)
硕士论文
[1]微灌技术要素对土壤水分运动影响的数值模拟[D]. 张珂萌.西北农林科技大学 2015
[2]低压滴灌管水力特性试验研究[D]. 常换换.西北农林科技大学 2014
[3]涌泉根灌土壤水分运动特性试验及模拟研究[D]. 李耀刚.西北农林科技大学 2013
[4]涌泉根灌土壤湿润体影响因素的试验研究[D]. 樊晓康.西北农林科技大学 2012
[5]地下滴灌条件土壤水分运移规律试验研究[D]. 王超.西北农林科技大学 2011
[6]膜缝灌入渗特性的数值模拟及修正模型研究[D]. 范海燕.西北农林科技大学 2011
[7]膜孔灌溉入渗特性试验研究及其数值模拟[D]. 孙秀娟.西北农林科技大学 2010
[8]棉田滴灌土壤水分运动规律与数值模拟研究[D]. 王薇.新疆农业大学 2008
[9]滴灌条件下土壤水分入渗过程模拟试验研究[D]. 郑园萍.西北农林科技大学 2008
[10]沟灌交汇入渗特性试验研究及其数值模拟[D]. 王术礼.西北农林科技大学 2008
本文编号：3379134
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