降雨集流渗灌湿润体特性研究及仿真模拟
发布时间：2021-06-26 21:09
为了解决宁南山区经济林红梅杏干旱缺水、小降雨（5～16mm）深根系经济林难以利用的问题,以粉黏土（宁夏固原市原州区彭堡镇申庄村）渗灌为研究对象,采用室内降雨集流渗灌实验和HYDRUS-2D软件模拟相结合的研究方法,对降雨集流渗灌湿润体特性开展了相关研究并进行了仿真模拟,重点研究了不同渗灌雨量对土壤水分运动随时间的变化规律、对湿润体特性的影响以及有效湿润体的影响。本研究结果对降雨集流渗灌系统在宁南山区红梅杏经济林推广使用提供了理论支撑,同时可以提高经济林红梅杏产量,预期可取得良好的经济和生态效益。主要研究成果如下:（1）土壤水分在渗灌过程中先经过一个快速上升再缓慢下降最后趋于稳定这么一个变化过程,在渗灌结束3天左右土壤水分基本达到一个相对比较稳定的状态。在同一深度处含水率随着距离渗灌器水平距离的增加逐渐减少;距渗灌器水平距离L15cm处同一垂直面上不同深度处的含水率相差不大;距渗灌器水平距离L25cm处同一垂直面上不同深度处的含水率仅距地面10cm处的含水率较小一些,其他深度处的含水率较为接近;距渗灌器水平距离L35cm处的含水率D40cm深度>D30cm深度>D20cm深度...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１技术路线图??
宁夏大学硕士学位论文?第二章研宄技术与方案??第二章研究技术与方案??２．１实验方法??本文研宄以前期分析固原市原州区降雨资料为基础，采用室内降雨集流渗灌入渗试验和模型??模拟实验相结合的研宄方法。在分析降雨资料的基础上，以固原市原州区彭堡镇申庄村的粉粘土??为研宄对象，在室内开展降雨集流渗灌实验，重点研宄了不同渗灌雨量对土壤水分运动随时间的??变化规律、对湿润体特性的影响以及有效湿润体的影响。利用ＨＹＤＲＵＳ模型模拟不同渗灌雨量??下的土壤水分运移过程，以室内渗灌实验的实测数据和ＨＹＤＲＵＳ模型软件模拟的结果进行对比，??来验证模型模拟结果的精确度。??２．２实验设计??经过前期对原州区近６０年小降雨分析后，０－４ｍｍ、４－８ｍｍ和１２－１６ｍｍ的降雨量呈现出增加??的趋势，仅８－１２ｍｍ的降雨量呈现出减少的趋势，并且Ｉ６ｍｍ以下的降雨量占年降雨量的平均占??比高达５８．３５％。而集流实验表明在有４年红梅杏的情况下对于天然的小降雨在５ｍ２的集流面积上??忽略蒸发和树冠截留时的集流效率可达５５％。在该基础上，并赴固原市原州区彭堡镇申庄村实地??调研红梅杏根系分布调查以及查阅大量渗灌方面以及ＨＹＤＲＵＳ研宄方面的研宄文献。基于前面??的基础研究和学习后在室内进行渗灌实验和计算计模型模拟实验。室内渗灌实验装置由方形土??箱、渗灌器及供水系统三部分组成。渗灌器由盖部、渗灌器桶部、过滤材料等组成。渗灌器桶部??高３５０ｍｍ，其直径为１６０ｍｍ，渗灌器出水区域为从桶口开始向下－５０ｍｍ￣－２５０ｍｍ。渗灌器示意??图见图２－１和２－２。??爾??图２－１渗灌器桶部示意图??－８?－??
宁夏大学硕士学位论文?第二章研宄技术与方案??＜?：ｓｗ??图２－２渗灌器盖部示意图??土箱材料为均质铁皮土箱，铁皮土箱长、宽、高规格分别为１００ｃｍ。供水系统由支架、马氏??瓶、引流软管、旋钮开关等构成。室内渗灌试验装置示意图见图２－３。??马氏瓶一?／?漆灌器??软管???＾???［Ｉｎ?ｆ?一土箱??Ｉ??ＵＪ?Ｉ，’－－７??图２－３室内渗灌试验装置示意图??试验过程中土壤水分动态变化过程用ＥＣ－５传感器观测，数据存储于ＥＭ５０采集器中。土壤??水分观测传感器水平方向布置距离渗灌器外边缘的距离记为Ｌ，为了减少装传感器时对周围土壤??的扰动，依次沿着土箱的四个对角线布置为Ｌ１５ｃｍ、Ｌ２５ｃｍ、Ｌ３５ｃｍ、Ｌ４５ｃｍ，距离地面深度距??离记为Ｄ，分别记为ＤＩＯｃｍ、Ｄ２０ｃｍ、Ｄ３０ｃｍ、Ｄ４０ｃｍ，传感器在水平和垂向上按丨０ｃｍｘ１０ｃｍ??网格以渗灌器外壁为中心沿土箱对角线布置。具体见实验装置布置示意图２－４。??－９－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]渗灌对宁夏引黄灌区苜蓿生长性状及水分利用率的影响[J]. 钱志豪,韩丙芳,刘自婷,蔡伟,伏兵哲,马红彬. 草业学报. 2020(03)
[2]基于HYDRUS-2D的雨水集聚深层入渗系统土壤水分运移模拟[J]. 张伟,赵西宁,高晓东,吴普特,潘岱立,宋小林,杨世伟,姚杰. 干旱地区农业研究. 2019(06)
[3]灌水器流量对涌泉根灌湿润体肥液入渗影响研究[J]. 李晓,何振嘉. 中国农业科技导报. 2020(01)
[4]不同降雨条件下土壤水运动及再分布模拟研究[J]. 孙媛,董晓华,郭梁锋,刘旋旋,刘冀,李英海. 灌溉排水学报. 2018(S2)
[5]HYDRUS-1D模型模拟渭北旱塬深剖面土壤水分的适用性[J]. 李冰冰,王云强,李志. 应用生态学报. 2019(02)
[6]控释肥和灌溉方式对栓皮栎容器苗苗木质量及造林效果的影响[J]. 孙巧玉,刘勇. 林业科学研究. 2018(05)
[7]垂直线源灌土壤湿润体尺寸预测模型研究[J]. 范严伟,邵晓霞,王英,龚家国. 农业机械学报. 2018(10)
[8]基于HYDRUS的黄土高原丘陵沟壑区土壤水分入渗模拟[J]. 董起广. 节水灌溉. 2018(08)
[9]多因素影响下土壤上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证[J]. 钟韵,费良军,傅渝亮,陈琳,刘乐. 农业工程学报. 2018(05)
[10]供水袋渗灌湿润体特征及其对造林成效的影响[J]. 赵荣玮,张建军,刘晓易. 中国水土保持科学. 2018(01)
硕士论文
[1]微润管不同埋深土壤水分入渗特性及对作物的影响[D]. 韩松.河北工程大学 2018
[2]微润灌条件下微润袋入渗特性试验研究[D]. 陶涛.河北工程大学 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
本文编号：3252087
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１技术路线图??
宁夏大学硕士学位论文?第二章研宄技术与方案??第二章研究技术与方案??２．１实验方法??本文研宄以前期分析固原市原州区降雨资料为基础，采用室内降雨集流渗灌入渗试验和模型??模拟实验相结合的研宄方法。在分析降雨资料的基础上，以固原市原州区彭堡镇申庄村的粉粘土??为研宄对象，在室内开展降雨集流渗灌实验，重点研宄了不同渗灌雨量对土壤水分运动随时间的??变化规律、对湿润体特性的影响以及有效湿润体的影响。利用ＨＹＤＲＵＳ模型模拟不同渗灌雨量??下的土壤水分运移过程，以室内渗灌实验的实测数据和ＨＹＤＲＵＳ模型软件模拟的结果进行对比，??来验证模型模拟结果的精确度。??２．２实验设计??经过前期对原州区近６０年小降雨分析后，０－４ｍｍ、４－８ｍｍ和１２－１６ｍｍ的降雨量呈现出增加??的趋势，仅８－１２ｍｍ的降雨量呈现出减少的趋势，并且Ｉ６ｍｍ以下的降雨量占年降雨量的平均占??比高达５８．３５％。而集流实验表明在有４年红梅杏的情况下对于天然的小降雨在５ｍ２的集流面积上??忽略蒸发和树冠截留时的集流效率可达５５％。在该基础上，并赴固原市原州区彭堡镇申庄村实地??调研红梅杏根系分布调查以及查阅大量渗灌方面以及ＨＹＤＲＵＳ研宄方面的研宄文献。基于前面??的基础研究和学习后在室内进行渗灌实验和计算计模型模拟实验。室内渗灌实验装置由方形土??箱、渗灌器及供水系统三部分组成。渗灌器由盖部、渗灌器桶部、过滤材料等组成。渗灌器桶部??高３５０ｍｍ，其直径为１６０ｍｍ，渗灌器出水区域为从桶口开始向下－５０ｍｍ￣－２５０ｍｍ。渗灌器示意??图见图２－１和２－２。??爾??图２－１渗灌器桶部示意图??－８?－??
宁夏大学硕士学位论文?第二章研宄技术与方案??＜?：ｓｗ??图２－２渗灌器盖部示意图??土箱材料为均质铁皮土箱，铁皮土箱长、宽、高规格分别为１００ｃｍ。供水系统由支架、马氏??瓶、引流软管、旋钮开关等构成。室内渗灌试验装置示意图见图２－３。??马氏瓶一?／?漆灌器??软管???＾???［Ｉｎ?ｆ?一土箱??Ｉ??ＵＪ?Ｉ，’－－７??图２－３室内渗灌试验装置示意图??试验过程中土壤水分动态变化过程用ＥＣ－５传感器观测，数据存储于ＥＭ５０采集器中。土壤??水分观测传感器水平方向布置距离渗灌器外边缘的距离记为Ｌ，为了减少装传感器时对周围土壤??的扰动，依次沿着土箱的四个对角线布置为Ｌ１５ｃｍ、Ｌ２５ｃｍ、Ｌ３５ｃｍ、Ｌ４５ｃｍ，距离地面深度距??离记为Ｄ，分别记为ＤＩＯｃｍ、Ｄ２０ｃｍ、Ｄ３０ｃｍ、Ｄ４０ｃｍ，传感器在水平和垂向上按丨０ｃｍｘ１０ｃｍ??网格以渗灌器外壁为中心沿土箱对角线布置。具体见实验装置布置示意图２－４。??－９－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]渗灌对宁夏引黄灌区苜蓿生长性状及水分利用率的影响[J]. 钱志豪,韩丙芳,刘自婷,蔡伟,伏兵哲,马红彬. 草业学报. 2020(03)
[2]基于HYDRUS-2D的雨水集聚深层入渗系统土壤水分运移模拟[J]. 张伟,赵西宁,高晓东,吴普特,潘岱立,宋小林,杨世伟,姚杰. 干旱地区农业研究. 2019(06)
[3]灌水器流量对涌泉根灌湿润体肥液入渗影响研究[J]. 李晓,何振嘉. 中国农业科技导报. 2020(01)
[4]不同降雨条件下土壤水运动及再分布模拟研究[J]. 孙媛,董晓华,郭梁锋,刘旋旋,刘冀,李英海. 灌溉排水学报. 2018(S2)
[5]HYDRUS-1D模型模拟渭北旱塬深剖面土壤水分的适用性[J]. 李冰冰,王云强,李志. 应用生态学报. 2019(02)
[6]控释肥和灌溉方式对栓皮栎容器苗苗木质量及造林效果的影响[J]. 孙巧玉,刘勇. 林业科学研究. 2018(05)
[7]垂直线源灌土壤湿润体尺寸预测模型研究[J]. 范严伟,邵晓霞,王英,龚家国. 农业机械学报. 2018(10)
[8]基于HYDRUS的黄土高原丘陵沟壑区土壤水分入渗模拟[J]. 董起广. 节水灌溉. 2018(08)
[9]多因素影响下土壤上升毛管水运动特性HYDRUS模拟及验证[J]. 钟韵,费良军,傅渝亮,陈琳,刘乐. 农业工程学报. 2018(05)
[10]供水袋渗灌湿润体特征及其对造林成效的影响[J]. 赵荣玮,张建军,刘晓易. 中国水土保持科学. 2018(01)
硕士论文
[1]微润管不同埋深土壤水分入渗特性及对作物的影响[D]. 韩松.河北工程大学 2018
[2]微润灌条件下微润袋入渗特性试验研究[D]. 陶涛.河北工程大学 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
本文编号：3252087
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