不同畦面结构下地面灌溉效果的对比分析.pdf

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1、第26卷第11期3020iO年11月农业工程学报TraIIsactionsoftheCSAEV

2、01．26No．1lNov．20lO不同畦面结构下地面灌溉效果的对比分析陈博1，一，欧阳竹瞅，刘恩民2，张艳玲4，陈俊旭2(1．中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室禹城综合试验站，=jB京loolOl；2．中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验事，北京10010l；3。中国科学院研究生院，北京lo0049；4．长安大学环境科学与工程学院，西安710064)摘要：为研究畦面结构变化对地面灌溉效果的影响，在4种不同畦面结构

3、的大田灌溉试验基础上，用winsRFR3．1模型对平作畦灌、细沟灌、畦作浅沟灌和微挚沟灌的出面土壤特性参数和灌水效果进行估算和模拟，比较了不问灌溉方式由于畦面结构改变引起的田面土壤特性和灌水效果差异，并提出不同畦面结构的适宜畦田规格。研究认为，不同畦面结构的田面糙率系数和土壤入渗特性差异明显，微垄沟灌糙率系数最大而平作畦灌糙率系数最小，平作畦灌入渗速率最快而畦作浅沟灌入渗速率最慢：对长畦田来说，畦作浅沟灌灌水效果最好，微垄沟灌次之，平作畦灌最差；在单宽流量为4．5“(m·s)条件下，畦作浅沟灌灌水效率达到80％的最大优化畦长为200～220m，微垄沟灌为17

4、0～190m，细沟灌为150～170m，平作畦灌为150～170m。畦面结构足影响地面灌溉效果的重要凶素，在地而灌溉研究和实践中都需考虑进去。关键词：灌溉，模型，入渗，土壤湿度，畦面结构，地面灌溉，田面糙率系数，灌溉效果doi：103969／j．issn．1002—6819．20lO．11．006中图分类号：S275．3文献标志码：A文章编号：l002—6819(20lO)一ll—0030—07陈博，欧阳竹，刘恩民，等．不同畦面结构下地面灌溉效果的对比分析[J】．农业工程学报。2010，26(11)：30—36．ChellBo，01咀y锄gZhu，LiuEn

5、min，eta1．Comparisonofborderirrigati衄删icesindi丘打％tmorDhologicfields阴．1’ran昭ctionsoftheCSAE，20lO，26(11)：30—36．(inChiIlese谢thEnglishabs廿佻t)0引言地而灌溉具有灌溉成本低、田问工程简单和易于实施等优点，是目前国内外最主要的灌溉方法。与有压灌溉系统相比，地而灌溉系统影响冈素众多，如果设计和管理适当，可以获得与有压灌溉系统相当的灌水效纠1

6、。漫灌、水平畦灌、有坡畦灌和沟灌是地面灌溉中的主导方式并各有其特点，畦灌对田间微地形要求较高，一

7、般要求田块平坦，沟灌对地形条件的要求低，更能适应恶劣的地形条件【2】。目前对地面灌溉效率改进的研究多集中在对畦灌或沟灌灌水技术要素的优化组合上【31】，畦面微地形是影响畦灌灌水效果的重要因素，它显著影响到单次灌水过程的田面水流推进和消退过程【2，81。ClemmeIls等【9】和李益农等ilo】分析了田面平整精度对畦灌的影响，并提出优化的田间灌溉技术要素组合；白美健等⋯。3】研究了畦面微地形卒间变异性对畦灌系统的影响。本研究提出畦面结构这一概念，通过畦面结构把沟灌和畦灌结合起来，探索提高地面灌溉效果的改进方法。收稿日期：2010_03-0l修订日期：2010

8、．1I．cr7基金项目：中国科学院知识创新[程重大项目(KSCxl．1r啪9．06)：国家重点基础研究发展计划(2005CBl21106)；国家科技支撑计划课题(2007BAD89809)作者简介：陈博(1985一)，男，河南邓州人，博士生，研究方向：农业节水灌溉理论和技术。北京北京市朝阳区安外大屯路甲11号3213室，10010l。Email：ch龃b．07s⑨gsn玎．ac．∞※通信作者：欧阳竹(196l一)，男，江苏南京人，研究员，博士生导师，研究方向：农田生态系统优化管理。北京北京市朝阳区安外大屯路甲11号3208室．100101．Email：叫峨i

9、邸I盯．牡．∞畦面结构是指在农田管理过程中，由于机械耕作或人为措施造成畦而发生匀质变化并长时间存在的一种结构状态。研究把田间试验和模型模拟相结合，在大田试验基础上，利用winSRFR3．1模型对试验田块的水流运动特性、灌水效果和影响因素进行数学模拟和分析，为通过改变畦面结构提高地面灌溉效果提供思路和一定依据。1研究方法为深入分析不同畦面结构下地面灌溉效果的差异，并分析其机理过程，采用田问试验和模型模拟相结合的方法。首先通过田间试验数据获得模型模拟所必须的土壤入渗特性参数和糙率系数等输入参数，在验证模型适用不同畦面结构地面灌溉的基础上，利用已知参数值设定不同的

10、灌溉技术条件进行模拟分析，比较不同畦面结构下田面水流