西辽河平原区膜下滴灌对降雨入渗影响研究

发布时间：2018-08-17 19:30

【摘要】：西辽河平原区膜下滴灌等节水灌溉技术的实施减少了无效的水分蒸发提高了水分利用效率,从用水角度很好地实现了节水理念;但膜下滴灌的起垄和覆膜等处理,在一定程度上引起了农田下垫面条件的变化,大气-土壤接触面的改变直接影响着农田水循环系统的蒸发及入渗过程。农灌区作为地下水的主要补给区域之一,从长远来看,下垫面改变也影响着地下水位变化情况。因此,从水资源可持续发展角度出发,研究膜下滴灌下垫面形式下降雨入渗过程、入渗深度及入渗量等特征,对全面评估节水灌溉的综合节水效益具有重大意义。本文通过田间原位观测试验,对比分析了不同天然降雨条件下膜下滴灌与无膜滴灌、地面灌及平整裸地等不同下垫面条件下的降雨入渗差异;并利用Hydrus-2D建立了膜下滴灌及地面灌两种下垫面形式下的二维田间降雨入渗模型,经校核检验后,通过改变模型土壤水分初始条件设置,进一步分析了初始含水率对膜下滴灌方式下降雨入渗特征的影响情况。主要研究成果包括以下几个方面:(1)起垄及地膜覆盖引起了膜下滴灌表层含水率变化的不均匀性,在不同降雨过程下,膜下滴灌膜中、膜边及沟中三个观测位置处表层含水率变化值存在明显差异;同地面灌方式相比,膜下滴灌表层含水率增加值及增加速率均小于地面灌,但随时间推移,两者表层含水率增加值之间的差异逐渐减小。(2)起垄可增加降雨累积入渗量,地膜覆盖则减少降雨累积入渗量,且后者作用效果大于前者。增加雨量或雨强,可在一定程度上降低地膜覆盖对降雨入渗的阻碍作用,从而减少膜下滴灌方式与地面灌方式之间降雨入渗百分比的差距。同时,地膜覆盖会减少蒸发量,降雨结束一定时间后,膜下滴灌累积入渗量将大于地面灌。(3)降雨最大垂向入渗深度主要受雨量及雨强影响,在同一降雨条件下,膜下滴灌与其它三种下垫面形式的最大入渗深度基本相同。同时,湿润锋运移速率受降雨条件及下垫面条件的双重影响,垄沟集雨及地膜的汇水作用,均可提高膜下滴灌方式下降雨入渗的垂向运移速率,且降雨历时越短,雨量越大,该作用越明显。(4)利用Hydrus-2D建立的膜下滴灌及地面灌降雨入渗模型拟合效果较好;三种不同土壤初始含水率条件下降雨入渗过程的模拟结果表明,在膜下滴灌及地面灌两种情况下,提高土壤初始含水率,均可缩短表层土壤水分入渗时间,促进湿润锋垂向运移,同时会减小降雨累积入渗量。此外受膜下滴灌水分侧向运移的影响,增加初始含水率会缩小膜下滴灌与地面灌累积入渗量之间的差距。
[Abstract]:The implementation of water-saving irrigation technologies such as drip irrigation under mulch in the West Liaohe Plain has reduced the ineffective evaporation of water and improved water use efficiency, which has realized the water-saving concept well from the point of view of water use. However, ridging and mulching of drip irrigation under mulch have caused the change of underlying surface conditions of farmland to a certain extent and the change of Air-Soil contact surface is straight. As one of the main recharge areas of groundwater, the change of underlying surface also affects the change of groundwater level in the long run. Therefore, from the perspective of sustainable development of water resources, the process of rainfall infiltration, infiltration depth and infiltration of underlying surface of drip irrigation under mulch are studied. The characteristics of infiltration are of great significance to the comprehensive evaluation of water-saving benefits of water-saving irrigation.Based on in-situ field observation experiments,the differences of infiltration under mulch drip irrigation and non-mulch drip irrigation under different natural rainfall conditions,surface irrigation and flat bare land under different underlying surface conditions are compared and analyzed. Two-dimensional field rainfall infiltration model under two underlying surface forms of irrigation and surface irrigation was checked and checked. The influence of initial water content on rainfall infiltration characteristics of drip irrigation under mulch was further analyzed by changing the initial soil moisture conditions of the model. The variation of water content in surface layer of drip irrigation under mulch film is not uniform. Under different rainfall process, the variation of water content in surface layer of drip irrigation under mulch film is obviously different at three observation positions of edge and ditch. (2) Ridging can increase the cumulative rainfall infiltration, while mulching can reduce the cumulative rainfall infiltration, and the latter has a greater effect than the former. Increasing rainfall or rainfall intensity can reduce the obstructive effect of Mulching on rainfall infiltration to a certain extent, thereby reducing the drip irrigation under mulching and reducing the effect of Mulching on rainfall infiltration. At the same time, film mulching will reduce evaporation, and the cumulative infiltration of drip irrigation under film will be greater than that of surface irrigation after a certain period of rainfall. (3) The maximum vertical infiltration depth of rainfall is mainly affected by rainfall and rainfall intensity. Under the same rainfall condition, drip irrigation under film and other three underlying surface forms. The maximum infiltration depth is basically the same. Meanwhile, the transport rate of wetting front is affected by both rainfall and underlying surface conditions. The vertical transport rate of rainfall infiltration can be increased by both ridge and furrow catchment and film catchment under mulch drip irrigation. The shorter the duration of rainfall, the greater the rainfall, the more obvious the effect. (4) Under mulch established by Hydrus-2D. The simulation results of rainfall infiltration process under three different soil initial water content conditions show that increasing soil initial water content under mulch drip irrigation and surface irrigation can shorten the infiltration time of surface soil water, promote the vertical migration of wetting front and reduce the rainfall at the same time. In addition, the difference between the cumulative infiltration under mulch drip irrigation and that under surface irrigation will be narrowed by increasing the initial water content due to the lateral movement of water under mulch drip irrigation.
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S275.6

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本文编号：2188665