移动滴灌系统土壤水分入渗试验与数值模拟

作     者：张颢晖 严海军 惠鑫 赵赫 王文涛 郭辉 ZHANG Haohui;YAN Haijun;HUI Xin;ZHAO He;WANG Wentao;GUO Hui

作者机构：中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业节水与水资源教育部工程研究中心北京100083 

基　　金：国家牧草产业技术体系项目(CARS-34) 河北省现代农业产业技术体系草业创新团队专项资金资助项目(HBCT2018160202) 国家重点研发计划项目(2022YFD1300804) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2023年第39卷第6期

页      码：158-168页

摘      要：为减少大型喷灌机的喷灌水分蒸发漂移损失,将低压喷头改装成按适当间距布置的大流量压力补偿滴灌管,使大型喷灌机自走时拖拽滴灌管,实现边移动边滴灌。该移动滴灌系统融合了大型喷灌机与滴灌的技术优势,具有较高的节水潜力,研究其土壤水分入渗规律对于设计节水高效的灌溉系统具有重要意义。为确定移动滴灌管灌水后的土壤湿润体形状及土壤水分分布情况,该研究搭建了移动滴灌试验装置,设置30、40与50 mm 3种灌水深度进行移动滴灌土箱试验,同时利用HYDRUS-2D建立移动滴灌条件下的土壤水分运动数值模型。模拟与实测结果对比表明,所构建模型能较准确地反映移动滴灌的土壤水分运动规律,土壤剖面中的水分运动均遵循面源入渗模式,灌水后48 h土壤剖面含水率模拟值的标准均方根误差低于20%,各测点处含水率变化过程模拟的标准均方根误差值总体低于25%。利用所建模型分析了砂壤土、壤土与粉壤土3种不同的土壤质地,20、30与40mm3种不同的灌水深度以及0.050、0.075、0.100、0.125与0.150 cm3/cm35种不同的土壤初始含水率对移动滴灌条件下土壤水分入渗规律的影响。结果表明土壤质地对湿润峰运移距离与湿润体形状的影响较大,土壤砂性越强,湿润体横截面积越大,可以适应更大的滴灌管安装间距;对于供试砂壤土而言,增大灌水深度与土壤初始含水率,均可以提高湿润峰运移距离和灌水均匀性,但会加大深层渗漏风险。该研究结果对于大型喷灌机的移动滴灌系统设计运行具有重要参考价值。

主 题 词：土壤水分 入渗 灌溉 大型喷灌机 压力补偿滴头 数值模拟 HYDRUS-2D 

学科分类：082802[082802] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 09[农学] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.202209084

馆 藏 号：203121404...