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1、目前淡水資源短缺問題已經(jīng)成為世界上許多國(guó)家和地區(qū)所面臨的難題,在我國(guó)由于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水量不斷增加,淡水資源出現(xiàn)緊缺現(xiàn)象。為了解決農(nóng)業(yè)用水供需緊張的問題,在農(nóng)業(yè)灌溉中利用微咸水資源來解決淡水資源的短缺是一個(gè)新的途徑,但由于微咸水對(duì)土壤環(huán)境和作物生理有潛在的負(fù)面影響,故其同時(shí)也成為科研工作者面臨的一個(gè)新命題。 本論文在針對(duì)國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉應(yīng)用較為廣泛的咸水溝灌問題,建立在國(guó)內(nèi)外大量的咸水利用試驗(yàn)研究結(jié)果和土壤水分運(yùn)動(dòng)和溶質(zhì)運(yùn)移理論
2、的基礎(chǔ)上,以求再現(xiàn)田間水流運(yùn)動(dòng)形態(tài)為目的,根據(jù)水力學(xué)相似原理建設(shè)溝灌試驗(yàn)裝置進(jìn)行室內(nèi)模擬試驗(yàn)和理論分析為主要手段,設(shè)計(jì)了咸淡水交替灌溉的試驗(yàn)研究,探索地表水流一土壤水分運(yùn)動(dòng)的耦合沿溝長(zhǎng)方向上任意斷面處任意時(shí)刻的土壤水分分布規(guī)律以及咸淡水交替溝灌過程中土壤三維空間上鹽分的運(yùn)移規(guī)律和分布狀態(tài),揭示鹽分的累積與淋洗過程,提出針對(duì)咸淡水交替灌溉的最佳模式。 本研究試驗(yàn)采用“二咸一淡”的交替灌溉方式,咸水分為1.5、5.0和10.0g/l
3、高、中、低三種不同的礦化度,試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容主要包括地表水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究、土壤水分入滲參數(shù)推求與驗(yàn)證、土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及土壤鹽分運(yùn)移分布規(guī)律四個(gè)部分,通過實(shí)驗(yàn)規(guī)律測(cè)定和水鹽運(yùn)動(dòng)理論以及HYDRUS-2D水鹽運(yùn)移模型進(jìn)行分析研究,主要結(jié)論如下: (1)交替溝灌方式下土壤水分再分布過程的研究結(jié)果表明,灌水溝由于受到兩側(cè)溝灌水的影響,水分主要在剖面上的垂直方向上運(yùn)動(dòng),側(cè)向滲入溝頂中土壤水量的比例較小,水分下滲深度較深,濕潤(rùn)鋒位置在70c
4、m土層以下,且由灌水入滲造成的土壤水分再分布過程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。在特定的邊界條件下利用HYDRUS-2D軟件研究單斷面溝灌水分二維入滲可以較好模擬溝灌條件下水分再分布規(guī)律; (2)本文采用地表水流運(yùn)動(dòng)模型與二維的非飽和土壤水分運(yùn)動(dòng)模型(HYDRUS-2D)迭代建立地表水與土壤水耦合運(yùn)動(dòng)溝灌模型,推求在灌溉過程中沿溝長(zhǎng)方向上任一時(shí)刻處土壤垂向剖面上水分運(yùn)動(dòng)特性,對(duì)水流推進(jìn)階段的土壤水分分布在入口處的斷面上作了較好的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證:
5、 (3)土壤鹽分的變化與土壤含水量密切相關(guān),其運(yùn)動(dòng)變化的劇烈程度隨土壤含水率的減小而增加。咸水鹽分變化規(guī)律呈現(xiàn)“M”形,鹽分在土壤的表層累積比較嚴(yán)重,前兩次灌溉咸水結(jié)束后,鹽分的累積達(dá)到了最大,隨著灌溉次數(shù)的增加,鹽分累積有逐漸降低趨勢(shì),特別是最后一次淡水的淋洗,鹽分迅速降低。由于“鹽隨水來,鹽隨水去”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,土壤表層鹽分由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用累積嚴(yán)重。咸淡水交替灌溉過程中,在任一個(gè)斷面的不同位置,其鹽分在土壤剖面上累積量按“溝底-溝
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