膜孔灌溉入滲特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文在查閱和分析總結(jié)國內(nèi)外膜孔灌溉理論與技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上，采用室內(nèi)試驗(yàn)理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合，以數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證為主的技術(shù)路線。以土壤水動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，建立了膜孔灌溉條件下的土壤水分運(yùn)動(dòng)模型，研究了膜孔灌溉條件下濕潤體水分分布與入滲規(guī)律。通過研究得出以下研究成果： (1)采用高速離心機(jī)對試驗(yàn)所用中壤土和砂壤土不同容重下的土壤水分特征曲線進(jìn)行了測定，采用水平土柱吸滲法測定非飽和土壤水?dāng)U散率，根據(jù)兩者的實(shí)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用RET

2、C軟件對參數(shù)進(jìn)行了擬合，獲得了VG模型的有關(guān)參數(shù)值，表明VG模型可以很好的表征試驗(yàn)土壤水分特征曲線。 (2)基于土壤水動(dòng)力學(xué)方程，建立了膜孔灌三維土壤水分運(yùn)動(dòng)模型及邊界條件，利用SWMS-3D軟件求解；通過多組膜孔灌室內(nèi)正交試驗(yàn)，測定其膜孔累積入滲量及土壤水分入滲動(dòng)態(tài)含水量變化過程，獲得土壤水分運(yùn)動(dòng)過程及其分布的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。用所建模型對膜孔灌土壤濕潤體水分分布和累積入滲量變化進(jìn)行數(shù)值模擬，將模擬值與實(shí)測值進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明：

3、模擬值與試驗(yàn)值基本吻合，說明本文提出的模型和算法可用于膜孔灌入滲和濕潤體特征的分析。 (3)利用建立的模型，模擬多種土壤不同灌水技術(shù)要素組合下濕潤體土壤水分分布和入滲量變化規(guī)律，得出在相同灌水定額條件下，初始含水量對土壤水分分布有一定影響，但對土壤濕潤體的形狀影響小，對膜孔累積入滲量影響微弱，灌溉水深對土壤水分濕潤體的影響微弱，對膜孔累積入滲量影響較小；土壤質(zhì)地、容重對土壤水分分布的影響顯著，對膜孔累積入滲量影響較大；膜孔直徑對

4、土壤水分分布的影響不大，對膜孔累積入滲量影響很大；膜孔間距對土壤水分濕潤體的形狀影響比較大，對膜孔入滲量影響較小；開孔率對膜孔控制區(qū)域內(nèi)的平均入滲水深影響大；因此在膜孔灌溉工程設(shè)計(jì)中可不考慮土壤初始含水量和灌溉水深的影響，而重點(diǎn)考慮不同土壤及容重條件下膜孔直徑和開孔率對田間灌溉的影響。 (4)根據(jù)數(shù)值模擬資料，建立了考斯加科夫公式中入滲系數(shù)七、入滲指數(shù)α與膜孔直徑D和開孔率ρ之間的簡化模型，通過擬合表明：入滲系數(shù)k與ρ1.12/