沼液间接地下滴灌土壤水分运移规律研究

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间接地下滴灌技术是一项能快速将水导入作物根部的灌溉技术,灌水部分是由导水介质和滴头两个部分组成,具有适宜大滴头流量,减少地表蒸发和水沼液一体化等优点。本项研究采用室内试验和数值模拟相结合的方式进行研究。室内试验设置3个滴头流量(1L/h,2L/h和4L/h),2种导水介质(砂子和秸秆),2种入渗液(水和浓度为20%的沼液),研究间接地下滴灌湿润峰运移规律,湿润体形状变化规律和土壤剖面含水率的分布。并采用HYDRUS-2D软件进行了数值模拟分析,以期为沼液间接地下滴灌技术的推广应用提供理论依据。主要结论如下:(1)入渗液为水时,秸秆和砂作为导水介质的湿润峰距离均受透水边界高度,滴头流量和入渗时间的影响,影响程度的大小为:入渗时间>滴头流量>透水边界高度;垂直方向和水平方向湿润峰运移距离与入渗时间,滴头流量,透水边界高度呈良好的幂函数关系;湿润体的形状均为椭圆形;相比砂子,秸秆能有效增加水平湿润峰运移距离。(2)入渗液为浓度为20%沼液时,湿润体形状呈“梨”形。垂直和水平湿润峰的运移距离均随着滴头流量的增加而增大;滴头流量越大,垂直方向和水平方向的湿润峰运移距离越远,且滴头流量对湿润峰运移距离在垂直方向要比水平方向大。垂直和水平方向湿润峰的比值随着时间的增加而降低,最终趋于稳定;垂直方向的湿润峰随着透水边界高度的增加而减小,透水边界高度对水平方向湿润峰的变化影响不大。随着透水边界高度增加,湿润体呈“梨”形尾部越大,垂直方向的等含水率线的深度会越浅,水平方向的含水率分布越均匀。秸秆作为导水介质比砂作为导水介质更有利于水平湿润峰的运移。(3)纯水条件下间接地下滴灌湿润峰和湿润体含水率的实测值与模拟值统计分析结果为:MAE≤0.192cm,RMSE≤0.271cm,-0.042≤PBIAS≤0.689,NSE≤0.773。说明HYDRUS-2D能够较好的模拟间接地下滴入渗过程。沼液间接地下滴灌湿润峰和含水率的统计值为:MAE≤0.034cm,RMSE≤0.271cm,-0.042≤PBIAS≤0.689,0.962≤NSE≤0.773说明HYDRUS-2D能够较好的模拟浓度为沼液作为入渗液的间接地下滴灌水分运移全过程。
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