膜孔灌单向交汇入渗湿润体特性影响因素研究论文

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1、膜孔灌单向交汇入渗湿润体特性影响因素研究论文摘要：通过大量膜孔单向交汇入渗试验资料，分析了膜孔单向交汇入渗湿润体特性的主要影响因素，研究了膜孔直径、间距、土壤容重、土壤质地和土壤初始含水率对膜孔单向交汇入渗的影响，结果表明各因素对膜孔单向交汇入渗湿润体特性均有明显的影响。这些研究成果为进一步研究膜孔单向交汇入渗规律和膜孔灌技术奠定了基础。关键词：膜孔灌膜孔单向交汇入渗湿润体影响因素膜孔灌溉是利用地膜输水，通过作物孔和专用灌水孔入渗进行灌溉的一种节水型地面灌溉新技术。膜孔灌入渗为充分供水条件下的三维点源入渗，它不同于滴灌条件下

2、的非充分供水点源入渗。根据农业地膜栽培和种植规格，膜孔入渗分为3种类型：第1种为作物的行距和株距都很大的膜孔自由入渗；第2种为作物的行距相对株距很大时，只在作物行方向膜孔间发生入渗交汇干扰.freelm厚的透明有机玻璃板制作，土箱高AB为40cm，长ad为40cm，宽AD为24cm，aD宽12cm，利用在abcd处加隔板可模拟农田株距为12cm和24cm，行距为80cm的膜孔单向交汇入渗。由于2个膜孔直径相同，且同时开始供水入渗，所以湿润锋及湿润土体的土壤含水率分布均关于abcd面对称，因而abcd面为膜孔交汇界面，即零通量

3、面，为此试验中利用装置的一半就可以达到模拟试验的要求。因此，试验在土箱中土壤表层覆膜，为了模拟膜孔和便于观测湿润锋的发展过程，入渗膜孔采用1/4膜孔面积的方形水室，并置于土箱的一角，因而abCD为膜孔中心界面。试验利用带有刻度的截面积为10cm2的马氏瓶进行自动供水，并保证方形水室中具有恒定的积水层高度，以达到充分供水的点源入渗，每次试验前，给马氏瓶装水，并用皮管将马氏瓶与土箱供水管相连，试验开始后，打开阀门，以分钟为单位，时间间隔先短后长，由马氏瓶的刻度读取入渗水量，并进行入渗量控制。试验土样经风干、粉碎、过筛，按预定的含

4、水量配水后分层装入试验土箱，试验所用土壤的基本物理参数见表1。表1土壤基本物理参数土壤质地风干土重量含水率θg(%)土壤容重rd/(g/cm3)物理性粘粒含量λ(%)饱和导水率Ｋs/(cm/min)粗沙土粉土粉质粘土0.391.941.871.651.301.452.4329.7049.602.73×10-33.80×10-52.17×10-52膜孔单向交汇入渗湿润体特性影响因素影响膜孔单向交汇入渗湿润体特性的主要因素有膜孔面积、膜孔间距、土壤容重、土壤质地和土壤初始含水率等。2.1膜孔面积对湿润体特性的影响2.1.1膜孔面

5、积对湿润体形状的影响图2和图3表示粉土在膜孔直径为3.6cm、土壤容重为1.30g/cm3、膜孔中心距为11.2cm、初始含水率为1.94％的膜孔单向交汇入渗在入渗时间分别为30min和90min的湿润体形状剖面图，图中d为膜孔直径。可以看出：在相同入渗时间内，不同膜孔直径的湿润锋运移距离不同，随着膜孔直径的增大，湿润锋推移距离愈大，膜孔入渗交汇时间随膜孔直径的增大而减小。在入渗图1试验装置示意30min时，膜孔直径为3.6cm和5.0cm的膜孔已发生交汇入渗，而膜孔直径为2.0cm和3.0cm的膜孔入渗还处于自由入渗阶段，

6、随着入渗历时的延长，直径为3.0cm和2.0cm的膜孔也先后发生交汇入渗，在入渗历时90min时，4种直径的膜孔均处于交汇入渗阶段。图2膜孔交汇入渗湿润锋曲线（t=30min）图3膜孔交汇入渗湿润锋曲线（t=90min）2.1.2膜孔面积对垂直湿润锋运移的影响图4为对应于图2的不同膜孔直径的垂直湿润锋运移曲线。可以看出：不同膜孔直径的膜孔入渗湿润深度均随着入渗时间的延长而不断增大，但是湿润锋运移曲线随入渗时间的延长而变缓，说明湿润锋推进速度随着入渗时间的增长而逐渐减小；在相同入渗时段内，垂直湿润锋运移距离随着膜孔直径的增大而

7、增大。这主要是由于在相同条件下，随着膜孔直径的增大，膜孔入渗的侧渗作用在整个入渗中的比重愈小，使单位膜孔面积入渗量增大，从而垂直湿润锋运移的距离愈大。经分析不同膜孔直径的膜孔单向交汇入渗的垂直湿润锋运移距离RZ与入渗时间t之间符合幂函数规律，即RZ=AtB(1)式中：A，B为拟合参数。利用式(1)对图4资料拟合得：d=20mm,RZ=1.5057t0.3150,R2=0.9962；d=30mm,RZ=1.5975t0.3290,R2=0.9991；d=36mm，RZ=1.7651t0.3287,R2=0.9927；d=50m

8、m,RZ=1.9359t0.3452,R2=0.9947。上述相关系数R2均大于0.99，说明膜孔单向交汇入渗的垂直湿润锋运移距离RZ与入渗时间t之间具有良好的幂函数关系。可以看出：在其它条件相同情况下，随着膜孔直径的增大，系数A依次增大，而指数B变化不大。经分析膜孔单向交汇入渗的垂直湿