覆膜侧渗沟灌及节水机理研究

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与喷、微灌等压力灌溉相比,地面灌溉具有投资少,运行费用低,操作管理方便等优点,且管理良好的地面灌溉系统能获得接近于压力灌溉系统的灌溉效率。目前,世界总灌溉面积的95%以上、我国总灌溉面积的98%均采用地面灌溉方式。但管理不善的地面灌溉系统,垂向渗漏大,灌水均匀度差,灌溉效率低下,这严重影响了地面灌溉的水分利用效率。沟灌是地面灌溉的主要方式,明显的优点是不会破坏作物根部附近的土壤结构,不导致田面板结,能减少土壤蒸发损失,适用于宽行距的中耕作物。沟灌的入渗方式属于二维入渗,影响因素复杂,其管理运行较畦灌复杂。因此,研究、改进、完善沟灌技术,提高水分利用效率和灌水均匀度,减小灌水定额对农业节水增产具有重要意义。本文基于对沟灌二维入渗影响因素的实验研究,提出并系统研究了覆膜侧渗沟灌技术。通过对覆膜侧渗沟灌的入渗特性、地表水流运动特性、节水效果与灌水均匀性、系统优化及在大田作物条件下的实际应用的研究,取得了以下进展和成果。1. 通过实验,研究了沟灌中的灌水沟中水深、沟底宽、沟底导水率及土壤初始含水率等因素对沟灌二维入渗的影响,表明:减小灌水沟中水深和沟底导水率及增大土壤初始含水率都有利于灌水沟的水平侧向入渗,同时可相应减小垂向入渗,而灌水沟底宽不影响沟的侧向入渗,只影响垂向入渗,底宽减小时,垂向入渗减小。其中,沟底导水率影响最大,计划灌水定额为45 mm,沟底导水率为0 时垂向入渗深度较沟底裸露透水时减小41%,明显改善了沟灌入渗体的形状为低平抛物体形状,从而可减少深层渗漏,增加水平入渗。基于此,提出了覆膜侧渗沟灌技术。该项技术通过在灌水沟底部覆上不透水膜,以减小沟底的垂向入渗和沟的表面糙率,增大侧向入渗,加快水流在沟中的推进速度,为实现灌水均匀度高、垂向深层渗漏损失少、具有较高灌水工效的小定额地面灌溉提供了一条有效途径和可行的思路,是一种既可行又合理的节水地面灌水新技术。2. 通过实验研究了不同沟中水深、灌水沟边坡、湿周对覆膜侧渗沟灌二维入渗特性的影响,初步探明了覆膜侧渗沟灌的入渗规律和特性。灌水沟边坡系数及湿周对覆膜侧渗沟灌的入渗特性有明显影响,而灌水沟中水深影响不显著;在相同计划灌水定额条件下,覆膜侧渗沟灌的入渗体为低平抛物体形状,土壤深层渗漏明显减少,且土壤含水量分布均匀,计划湿润层土壤含水量较高。3. 通过大田试验,研究了不同沟长、入沟流量、灌水定额等对传统的一般沟灌和覆膜侧渗沟灌的地表水流特性的影响和作用,获得了覆膜侧渗沟灌条件下地表水流的运动规律。研究发现一般沟灌和覆膜侧渗沟灌的水流推进过程和消退过程具有相同的变化特
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