本文在查阅和分析总结国内外微润灌溉理论与技术研究成果的基础上,采用室内试验与数值模拟相结合,以数值模拟和试验验证为主的技术路线。采用室内试验,研究在空气中微润管出流特性,为微润灌溉提供必要的依据。通过室内试验与数值模拟相结合的方法,研究无植被条件下微润管在土壤质地、比流量、初始含水率、埋深等因素对土壤水分运动特性的影响,分析不同灌水技术要素组合下微润灌土壤湿润体水分分布与入渗特性规律,建立微润灌土壤湿润锋运移距离与灌水时间的预测模型。以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立微润灌土壤水分运动的数学模型,测定土壤水力特性参数,并用SWMS-2D软件进行求解,定量获得不同灌水技术要素组合下的土壤水分空间分布特征和入渗特性,为微润灌溉系统的实际和运行提供技术依据。得出以下研究成果:(1)微润管在空气中渗流规律符合达西定律,微润管比流量与压力水头之间存在明显的线性正相关关系;相同进水压力条件下,微润管比流量随倾角的增大而增大,与倾角正弦值呈线性关系,可将微润管倾角折算为等效水头;据此提出了包括倾角和压力的微润管比流量计算公式。(2)微润管水平放置入渗初期(24h内),单位长度微润管入渗量模拟值与实测值之间存在一定差异,平均相对误差为11.7%;入渗后期(24h后),二者一致性良好,平均相对误差为4.7%。总体而言,数值计算结果与实测数据吻合度较好,说明所建模型能比较真实地反映水平微润灌土壤水分运动状况。(3)微润管水平埋设时,土壤湿润锋沿微润管呈圆柱形分布,湿润锋运移值向下>水平>向上,各时段的模拟值与实测值基本一致,平均为7.38%。土壤湿润体体积模拟值与实测值的相对误差随入渗时间的增加不断减小,表现出灌水时间越长,实测值与模拟值拟合性越好的趋势。土壤含水率等值线为围绕微润管的“同心圆”,随着湿润体半径的增大而减小。微润管壁处土壤含水率最大,但未达到饱和含水率。(4)水平微润灌条件下,土壤湿润锋运移距离皆符合垂直向下>水平方向>垂直向上的规律,土壤含水率等值线均为以微润管为轴的近似“圆柱体”,这一规律土壤质地、初始含水率、比流量和埋深各不同影响因素无关;土壤质地、初始含水率比流量都对土壤湿润体特性有较大影响,其中,土壤质地越黏重,湿润锋运移速率越慢,所有方向的差异性越小,湿润体体积越小,微润管附近含水率越高,土壤含水率等值线越密集;湿润锋运移距离及湿润体体积均与初始含水率和比流量呈正比关系;微润管埋深对湿润锋运移距离无影响,而对土壤湿润体分布位置有显著影响,随着埋深的下移,土壤湿润体同步下移。(5)微润灌湿润锋运移距离与入渗时间之间的关系均可用幂函数表达。通过数值模拟,模拟结果表明其系数与土壤质地有关,指数变化不大对湿润锋运移距离影响小。通过室内试验及已有文献资料,验证所建立的微润灌溉湿润锋运移距离预测模型,对比结果表明,所建立的微润灌溉湿润锋运移距离预测模型能够较准确的反映土壤水分入渗特性。