利用土壤水吸力自动灌溉节水技术研究.pdf

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1、第32卷第4期人民黄河Vo1．32．No．42010年4月YELLOWRIVERApt．，2010【灌溉·供水】利用土壤水吸力自动灌溉节水技术研究白宏洁，吕桂军(黄河水利职业技术学院，河南开封475003)摘要：为研究自动灌溉的取水动力，利用试验装置模拟了土壤湿润体的一个纵剖面，研究了土壤水吸力及土壤水入渗的变化特征。结果表明：随着水头高差由1cm变为O、再变为一2cm，相同时间内的出水量越来越小，湿润体体积也越来越小，随着入渗时间的延长，入渗率逐渐减小，最终趋于一个稳定值；土壤湿润体类似于椭球体的一部分，长半轴在垂直方向，短半轴在水平方向；相同入渗时间内，湿润体的体积依次为1

2、cm正压灌溉、无压灌溉、一2cm负压灌溉。关键词：自动灌溉；土壤水吸力；土壤水入渗；土壤湿润体中图分类号：$275文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000．1379．2010．04．039目前，我国农业用水占总用水量的70％一80％，但农业水运动的驱动力，水总是从土水势高的地方向低的地方运动。资源管理不善，先进的农业节水技术和现代化的管理措施没有土壤水基质势(土壤水吸力)是随土壤含水率变化的：一得到大面积推广和应用，水资源浪费严重，主要灌区渠系水利般说，土壤黏粒含量愈高，同一吸力条件下土壤含水率愈高，或用系数只有40％～60％⋯。可见，农业节水潜力很大，节水

3、灌同一含水率下其吸力值愈高。因此，含水量相同时，不同质地溉已成为缓解我国水资源紧缺的一条重要途径。自动灌溉是土壤水吸力大小顺序为黏土>壤土>沙土；土壤水吸力相同利用土壤基质势(土壤水吸力)作为取水动力的一种节水灌溉时，不同质地土壤含水量大小顺序为黏土>壤土>沙土。原因技术。该技术利用基质势随土壤水饱和程度变化的特点来达是土壤中黏粒含量增多会使土壤中细小孔隙发育。土壤质地到自动吸水的目的。很多专家学者研究的小高差正压灌溉(供对土壤基质吸力有决定性影响。田问土壤除了质地不同之外，水口略高于出水口)、无压灌溉(供水口高程等于出水口高还会有容重的差异，容重对土壤基质势有何影响是本次试验

4、研程)、负压灌溉(供水口高程低于出水口高程)，目的都是利用究的重点。采用日本产SW—PF型离心式土壤水分特征曲线土壤水吸力进行自动灌溉。自动灌溉要求取水口与土壤紧密测量仪，对容重为1．3、1．4、1．6g／cm的样品进行测量，并绘制接触，且高差不能太大，因此自动灌溉对地面平整度要求较高。各容重下的土壤水分特征曲线见图1。l00001自动灌溉土壤水吸力影响因素研究900080007000土壤水的运动速度很慢，它的动能可以忽略不计，所以由目6000位置和内部状况所产生的势能决定土壤水的运动。根据土壤5000*水动力学能量平衡原理，土水势为簧f40003000=++。++(1)200

5、0式中：为总水势，m；为基质势，m；。为气压势，m；为溶l0000质势，m；为重力势，m；。为温度势，m。U．15U．25Uj，U．45U对非饱和土壤，总水势中的重力势和基质势起主要作用，体积含水翠图1不同密度土壤水分特征曲线即由图I可见，在土壤体积含水率不变的条件下，土壤越密=+(2)实，土壤水吸力越大、体积含水量越高。原因是随着土壤密度Richards将达西定律扩伸至非饱和土壤水流中，并规定导的增加，大孔隙数量逐渐减少，而中小孔径的孔隙逐渐增多，这水率为土壤负压h的函数：有利于土壤毛细管的形成，土壤水吸力和土壤含水量都会有所q=k(h)AH(3)增加。因此，利用土壤水吸力进

6、行灌溉的土壤，在不影响作物式中：△为水势梯度；(h)为导水率；g为土壤负压h的函数。根系生长的前提下，应尽量保持土壤密度较大，以便增强土壤根据土壤水动力学原理，一般以纯自由水的水势为零为参比标准，所以基质势是负值。含水量越高，基质势的绝对值越收稿日期：2009—11-29小，当土壤水处于饱和状态时，基质势趋于零。因此，土壤水分作者简介：白宏洁(1975一)，女，河南巩义人，讲师，国家注册监理工程师，硕士。从事水利水电工程规划、设计、施工、监理和节水技术等方面的教学与科研含量越高土壤基质势就越低。可见，基质势对非饱和土壤的水工作。分运动和保持具有重要作用。由式(3)可见水势梯度是

7、土壤水E—mail：ktbhjl@163．corn·87·人民黄河2010年第4期水吸力，使土壤能容纳更多的水分。体积增幅变小。这也说明土壤入渗率会随入渗时间的延长逐渐减小。经24h入渗后测得，垂直方向30Cln处质量含水率可2土壤水人渗规律及湿润体特征以达到15％以上，水平方向12CHI处质量含水率也可达到15％以上，此种含水率值是适合作物生长的。试验测得压差1em2．1试验布置有压与压差一2cm负压灌溉的入渗情况与此结论一致。这说试验在室内0．05m×1．0m×1。0m的土槽内进行，土槽