一种新型的微润灌溉系统水力特性及试验研究

摘要

水资源短缺、水土流失和土地荒漠化已经成为21世纪人类面临的共同难题，为了更有效节约水资源，减小水土流失，增加土壤入渗，需要寻求一种有效的高效节水灌溉技术，减少灌溉损失，提高灌溉效率。本文提出了一种新型的微润灌溉系统。研究了该系统的水力特性;通过室内试验，研究了微润灌溉条件下土壤水分运移及分布状况;并在田间构建了微润灌溉系统用于棉花的灌溉，提出了系统存在的问题及未来的研究方向。研究取得了以下一些成果:
　　(1)微润管出流存在诱导阶段，诱导时间约为21h，此后累积渗出量与时间呈线性关系;微润管的时段出流量随着时间呈增大趋势，稳定后开始随时间沿着出流平均值上下波动，与日气温变化呈相似规律。对压力流量关系进行拟合，得到拟合方程Q=93.00H0.81，试验所用微润管制造偏差系数均在9％以内。
　　(2)1m水头和2m水头的出流量和水温在0.01水平上都显著相关，两者呈现正相关关系。当水温升高时出流量增大，水温降低时出流量减小。微润管出流量和水温有着很好的线性相关关系，温度变化1℃时，流量的改变量:1m水压时为5.89mL，2m水压时为9.26mL，压力水头越大温度对其出流影响越大。
　　(3)微润管埋置在土壤中进行灌溉时，压力-流量关系随埋藏深度的不同有着一定的变化，两者呈指数关系，且流态指数均大于0.5。不同观测历时的湿润锋形状近似是一个以微润带为圆心的圆，沿微润管铺设方向的湿润锋基本上与微润管平行。湿润体各方向上的湿润锋随着灌水的持续进行而不断的扩展，但湿润锋运移的速度逐渐减小，当灌溉进行到一定时间后，湿润锋几乎停止运移;在相同的灌水时间下，湿润体近似为一个圆形，即在垂直向上、垂直向下和水平方向上的湿润半径近似相等;用幂函数来表达湿润锋水平最大湿润距离X、垂直湿润距离Z±和累积入渗量随时间的变化规律，有着很高的相关系数，均在0.90以上。
　　(4)在田间试验中，微润管在5m作用水头下渗水流量为233.9mL/h/m，随着灌溉的持续进行，由于微润管出现了化学堵塞的现象，流量呈现一个逐渐衰减的态势，大概一个月左右流量的衰减达到一个比较稳定的数值，微润管的出流量为169.3mL/h/m，微润管出流量衰减率为27.6％，此后不再衰减。土壤含水率几乎为一个固定的数值，为田间持水率的60％。微润灌溉在堵塞问题不严重的情况下，灌溉水量基本上能够满足棉花的生长需求，用微润灌溉方式种植的棉花与滴灌种植棉花比较发现:灌溉用水量节省42.67m3/亩，产量提高100.4kg/亩，水分利用效率达到1.25kg/m3。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 背景一

1．1．2 背景二

1．2 研究现状

1．2．1 地下灌溉技术研究现状

1．2．2 微润灌溉系统研究现状

1．3 研究内容与方法

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法

第二章 微润灌溉灌水器水力特性研究

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料及试验设计

2．1．2 计算方法

2．2 结果与分析

2．2．1 累积出流量与时间的关系

2．2．2 单位时间内出流量与时间的关系

2．2．3 单位时间内出流量与压力关系

2．2．4 微润管制造偏差

2．3 水温对微润管出流影响的试验研究

2．3．1 试验方法

2．3．2 水温和出流随时间变化的关系

2．3．3 水温对微润管出流的影响分析

2．4 本章小结

第三章 微润灌溉条件下土壤水分运移的室内试验研究

3．1 材料和方法

3．1．1 试验装置

3．1．2 供试土壤

3．1．3 试验设计及方法

3．2 结果和分析

3．2．1 压力—流量关系

3．2．2 湿润锋运移特征

3．2．3 土壤水分入渗

3．3 本章小结

第四章 棉花微润灌溉田间试验研究

4．1 试验设计及方法

4．1．1 试验区状况

4．1．2 试验设计与各部分功能

4．1．3 种植作物及土壤状况

4．1．4 试验过程及安排

4．1．5 观测内容及方法

4．2 试验过程中出现的问题及解决办法

4．3 结果与讨论

4．3．1 生育期灌水量及土壤水分测定

4．3．2 植株性状

4．3．3 产量及水分利用效率

4．4 本章小结

第五章 结束语

5．1 主要结论

5．2 进一步研究建议

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文情况

攻读硕士期间参加科研项目情况