加气和肥料对细颗粒泥沙沉降的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rossh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水肥气一体化滴灌技术将微纳米气泡与肥水均匀混合,实现水肥气同步输入到作物根区土壤中,解决根系水氧矛盾,提高根系活力和肥料利用效率,增加经济效益和社会效益。近年来水肥气一体化滴灌应用越来越多。灌溉水中的细颗粒泥沙过滤难度较大,过滤成本较高,部分细小泥沙极易进入滴灌系统在滴头流道内发生絮凝沉降,提高滴头堵塞风险。水中加气可改变水的密度和粘滞力,进而可能影响水对泥沙的拖曳和输移,影响泥沙絮凝沉降过程,进而影响滴头堵塞的发生。研究加气条件下泥沙的沉降规律,对于明确水肥气一体化滴灌系统滴头堵塞机理,进而提出缓解滴头堵塞的技术方案具有重要意义。为此,本文以细颗粒泥沙含量较多的黄河水为研究对象,测试了静止水条件下和紊动水流条件下加气和肥料对细颗粒泥沙沉降的影响,初步探明了加气和肥料对细颗粒泥沙沉降的影响过程,为后续采取合理措施减缓滴灌管网系统泥沙淤积提供了一定参考。主要结论如下:(1)加气显著促进黏性细颗粒泥沙的沉降(P<0.05),且促进作用随初始含沙量的增加而增强(含沙量为3~10 g/L)。与未加气处理相比,冬、夏季加气处理后泥沙中值沉速提高48.67%~70.98%和33.04%~57.52%,沉降泥沙中值粒径增大7.62%~13.95%和6.83%~13.24%;加气显著提高中值粒径D≤53μm泥沙的沉降速度(P<0.05),较未加气处理提高30.48%~68.69%,加气促进细颗粒泥沙沉降的作用随泥沙中值粒径的减小而增强。(2)肥料类型及浓度影响细颗粒泥沙的沉降过程。静水条件下,随着硫酸钾肥或复合肥质量浓度的逐渐增加,泥沙中值沉速逐渐增大。质量分数0.5%~1.0%的硫酸钾肥可显著加速泥沙沉降(P<0.05),泥沙中值沉速较未施肥处理增加31.80%~43.68%;质量分数0.2%的复合肥或质量分数0.2%~1.0%的尿素显著减缓泥沙沉降(P<0.05),泥沙中值沉速较未施肥处理分别减小52.11%和26.05%~47.13%。高速水流(水流剪切强度为13.20 s-1)阻碍泥沙沉降,施加硫酸钾肥或高浓度复合肥在一定程度上可削减高速水流对泥沙沉降的阻碍作用,较未施肥处理加剧泥沙沉降;施加尿素在一定程度上可增强高速水流对泥沙沉降的阻碍作用,较未施肥处理减缓泥沙沉降。(3)加气促进细颗粒泥沙沉降的作用受肥料类型及浓度的影响,随着肥料浓度的逐渐增加,加气促进泥沙沉降的作用逐渐减小。当肥料质量分数为0.2~1.0%时,加气后,硫酸钾浑水泥沙中值沉速最大,为0.399~0.450 mm/s,复合肥浑水泥沙中值沉速最小,为0.288~0.330 mm/s。肥料质量分数均为1.0%时,施加尿素的浑水加气后泥沙中值沉速增幅最大,施加硫酸钾肥的浑水次之,施加复合肥的最小,分别比未加气处理最高增加89.27%、52.74%和45.63%。加气、肥料类型、肥料浓度分别单独或交互均极显著影响泥沙沉降(P<0.01)。加气、肥料类型、肥料浓度三者对泥沙沉降的影响存在复杂的交互作用。(4)加气加速细颗粒泥沙沉降的作用随水流剪切强度的增加而减小,当水流剪切强度小于4.67 s-1时,加气显著加速泥沙沉降(P<0.05)。加气对泥沙沉降的促进作用与肥料类型有关,水流剪切强度为0~4.67 s-1时,与未加气处理的水肥混合液比较,硫酸钾、复合肥、尿素水肥气混合液的泥沙中值沉速分别提高15.85%~52.74%、9.38%~45.63%和19.30%~89.27%。(5)加气显著加剧水肥一体化滴灌毛管前段泥沙淤积(P<0.05),施加硫酸钾、复合肥和尿素时,加气处理的毛管前段淤积泥沙质量较未加气处理分别增加30.33%、17.10%和106.21%,毛管前段流道淤积泥沙质量较未加气处理分别增加26.43%、20.14%和31.06%。采用高含沙水源进行水肥气一体化滴灌时,建议适当加强毛管淤积泥沙的冲洗,以减缓灌溉管网系统的泥沙淤积,进而降低滴头堵塞风险。
其他文献
黄土高原地区大规模的退耕还林草工程引起下垫面植被状况发生显著变化,对流域水文过程特别是产流过程产生重要影响。研究植被恢复背景下流域径流演变规律与河川径流过程变化规律及其对植被恢复的响应,是认识变化环境下流域水文过程变化的基础,对流域水资源合理利用和生态环境建设具有重要理论意义和应用价值。本研究选取位于黄土丘陵沟壑区自退耕还林(草)工程实施以来植被恢复显著的北洛河上游(吴旗水文站以上)流域为研究区,
学位
易溶盐是黄土的重要组成部分,其对胶结土体颗粒、维持黄土结构起着重要的作用。易溶盐含量较高的黄土,在上覆压力和浸水作用下产生的湿陷变形,实际上可以分为由结构破坏引起的湿陷和由易溶盐溶解引起的溶陷两部分,两者同时发生,两者之和构成传统意义上的湿陷量。黄土中易溶盐结晶或溶解等赋存状态决定着黄土溶陷变形的大小,需要进行深入的分析研究。本文以咸阳黄土为研究对象,开展不同易溶盐含量下原状黄土样的原含水率、浸盐
学位
地下水是全球水文循环的重要组成部分,也是干旱半干旱地区人类赖以生存的淡水资源。由于极端气候事件频发、人口急剧增长、地下水过度开采,在世界许多地区地下水干旱有加重的趋势。西北地区地域辽阔,人口稀少,地下水位观测站点稀疏,且连续性较差,导致对西北地区地下水储量变化规律认识不够全面。GRACE(gravity recovery and climate experiment)重力卫星为观测地下水提供了新的
学位
随着我国城市化进程的加快,城市地表的硬化面积迅速扩大,导致城市热岛效应和积水灾害,严重危害城市生态环境。同时,城市降雨的大量排放也加剧了城市水资源的紧缺。因此,国家大力推动海绵城市建设,以充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流。然而,对于湿陷性黄土地区道路建设来说,通常会采取严格的防水措施来保证黄土路基的稳定。显然,海绵城市建设所要求的路基透水和保水
学位
随着分洪工程的建设发展,经常会遇到分洪工程进水口的过流能力、洞身的输水能力以及出口下游的冲刷等问题,研究这类问题的方法通常采用传统的水工模型试验加理论分析方法来解决。但由于分洪隧洞长则几百千米短则几十千米,因此物理模型不得不采用小比尺模型进行研究,由此带来缩尺效应及相似误差等问题需要进一步分析探讨和研究。本文以陕西省某长距离分洪工程为研究背景,针对小比尺物理模型无压流试验的阻力相似难以满足的问题进
学位
作为农业大国,目前灌区所存在的问题并不符合现代化建设的要求,实现量水设施测控一体化有助于推动现代化建设。目前平板闸门仍为灌区常见的渠系量水建筑物,但在闸门全开时往往由于闸墩形式比较传统无法实现测流功能,虽然可通过加装其他量水设施补足闸门全开时的测流功能但也随之产生了二次水头损失,为此有必要对闸墩形式进行创新使这些闸涵兼备特设量水设施的优越性能,又具有正常的引水分水功能,通过对新型组合装置的水力性能
学位
能值分析以同一客观标准的太阳能值衡量各类不同能质能量的真实价值和数量关系,运用其明晰不同类型水资源在作物生产系统中的内在贡献和利用效率,可为落实最严格水资源管理制度提供基础和有效参考。粮食生产耗水来源分为蓝水(即地表水和地下水)和绿水(指有效降水),且这两类水资源对产量的贡献不同。然而传统的作物生产系统能值分析对蓝绿水的区分及量化研究尚不明晰。本文以中国2001-2016年主要粮食作物水稻、小麦、
学位
随着退耕还林还草工程等一系列植被恢复工程的实施,黄土高原植被覆盖面积显著提高,水土流失得到极大缓解。由于种植的人工林多为深根系植被,在保持地表水土的同时也引发了深层土壤的干燥化等问题。因此,综合分析人工林土壤水分变化及根系吸水特征可为评价生态恢复建设的可持续性提供科学依据。当前关于人工林深剖面土壤水分随林龄变化趋势的研究大多采用空间换时间的方法,无法反映同一人工林水分长期变化的真实情况。本研究以陕
学位
作物冠层温度是表征作物冠层能量平衡及生理生态状况的重要指标,其对农田水分状况诊断、作物选育种等具有重要意义。研究冠层温度的变化规律及其对环境因子的响应,对加强水资源管理、有效监测作物生长等具有一定的实践意义。因此本研究以2019-2020年的冬小麦和夏玉米为研究对象,利用精密红外温度传感器(SI-411)连续监测冬小麦和夏玉米生育期内的冠层温度,并同步获取试验地太阳辐射、大气温度、相对湿度等环境因
学位
<正>战争是人类最复杂的实践活动,其复杂性随着各种高新技术、高技术装备在战争中的运用和作战域的不断拓展呈指数级增长。如果从跨域的视角看,人类战争大体经历了三次跨域融合,即基于无线通信的协同作战、基于信息链路的精确作战和基于跨域融合的混合作战,对抗的重心也从兵力火力、精确作战逐步过渡到跨域融合能力。跨域混合作战使作战评估、作战筹划和指挥控制更为复杂,但人在现代战争中的参与程度和决定性作用更加突出,作
期刊