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蓄水多坑土壤水分运动数值模拟与试验研究

水是人类的生命线,是经济发展和社会进步的生命线,是实现可持续发展的基础。水资源状况和利用水平已经成为评价一个国家或地区能否持续发展的重要指标。我国是一个灌溉农业大国,水资源紧缺问题十分严重,但是由于经济欠发达,农田灌溉仍以传统的畦灌、沟灌等地面灌溉技术为主,水资源浪费现象还比较严重,因此,开展节水灌溉的研究势在必行。蓄水坑灌法是一种将解决干旱问题和控制水土流失问题结合在一起的一种适合于山丘区果林灌溉的新方法。它的出现为节水型果林灌溉领域注入了新鲜血液,对我国节水型农业的发展有重大意义。本文旨在建立均质土三维土壤水分运动模型,通过室内试验研究分析土壤水分运动规律,为蓄水坑灌法的研究提供一定的理论基础。本论文的主要研究内容如下:1.测定土壤水分运动参数:测定土壤水分特征曲线并确定太原理}人学硕卜研究产L学位论文比水容量;测定扩散率;根据扩散率、导水率和比水容量止者之间的关系确定导水率。2.利用水平土柱研究了不同水头下的土壤水分入渗规  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
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蓄水多坑三维土壤水分运动数值模拟与试验研究

蓄水坑灌法是针对我国北方山区果园的干旱和水土流失问题而提出的一种新的灌水方法。蓄水坑灌法的最大特点是根据果树这种作物的特点和我国北方地区干旱缺水的实际情况将节水灌溉和水土保持有机的结合在一起。蓄水坑灌法的研究还处在室内研究阶段,它的节水机理和很多技术参数有待进一步确定,因此对蓄水坑灌法进行进一步的研究有重大的理论和实际意义。本文进行了蓄水坑灌法室内试验研究和蓄水多坑三维土壤水分运动数值模拟,主要内容包括:1.对不同注水量下单坑入渗试验的研究通过对均质砂壤土的不同注水量下的单坑入渗试验,得出以下几点结论:不同注水量下的湿润体形状具有相似性;不同注水量下的水平和垂直湿润锋与时间的关系均为对数关系;注水量越大,水平和垂直湿润锋的推进距离也越大。2.蓄水多坑三维土壤水分运动的数值模拟研究  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
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蓄水多坑施肥灌溉土壤水氮分布规律试验研究及数值模拟

鉴于我国北方山丘区水土流失和干旱等问题,孙西欢教授提出一种在坡地果林灌溉中具有广阔发展前景的新型的灌溉方法——蓄水坑灌法。该灌水方法已从室内走向田间,并且在蒸发和水分入渗方面的研究已趋于成熟。但是关于养分的研究刚起步,仅研究了单坑水氮运移规律,尚未涉及多坑氮素分布规律方面的研究。而近年来,氮肥的不合理施用引起的氮素淋溶损失及环境污染问题日益严重,因此进行多坑施肥灌溉条件下水氮分布特性的试验研究及数值模拟对进一步开展该灌水方法具有重要意义。本论文结合国家自然基金项目(50979065)研究内容,进行了蓄水多坑条件下水分运移室内试验,并基于溶质运移理论和土壤水动力学理论,建立了多坑条件下非饱和土壤水氮分布规律数学模型,运用算子分裂有限体积法(FVM)结合高斯—赛德尔迭代法进行了模型求解。主要结论如下:(1)蓄水多坑水分入渗有自由和交汇入渗两个阶段。自由入渗阶段的水分分布特性同单坑类似,即:①入渗初期,水分运动以水平扩散为主,表现为径...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安理工大学
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蓄水坑灌条件下土壤水分运动特性的试验研究

蓄水坑灌法是针对我国北方地区干旱和水土流失严重的双重问题而提出来的一种新的灌溉方法,在该地区坡地果林灌溉中具有广阔的应用前景。研究蓄水坑灌条件下的土壤入渗及土壤水分运动特性对于该方法的推广应用具有重要意义。本文采用理论分析与试验研究相结合、物理模型试验与数值模拟相结合的研究方法,对蓄水坑灌条件下的土壤入渗及土壤水分运动特性进行了较为系统地研究。主要研究内容与结论如下:(1)设计了蓄水坑侧向一维入渗的模拟试验,研究了水头对入渗过程的作用。设计了计量精度较高的水平土柱入渗试验装置,在0~60cm的水头范围内,进行了12个不同水头的水平土柱入渗试验,发现了kostiakov入渗系数及入渗指数随入渗水头的增加呈现出相对平稳与显著性变化的交替变化趋势这一新的试验现象,这表明蓄水坑灌条件下入渗水头是影响入渗的一个重要因素:并发现随入渗水头的增加,kostiakov入渗系数及入渗指数的变化趋势相反。本文对这些新的试验现象从理论上给予了分析,并...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
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蓄水单坑水肥灌施条件下水氮运移分布规律试验研究及数值模拟

蓄水坑灌法是针对我国北方山区果园的干旱和水土流失问题而提出的一种新的灌水方法。蓄水坑灌法的最大特点是将节水灌溉和水土保持有机结合在一起。该灌水方法的研究已实现了由室内到田间的飞跃,水分运动方面的研究已趋于成熟,但养分运移特性方面的研究尚未涉及。近年来,盲目施肥所造成的肥料浪费与环境污染问题日趋严重,因此开展该灌水方式下水氮运移分布规律的试验研究与数值模拟将对蓄水坑灌法的进一步发展有着重要的理论与实际意义。本文将试验研究与数值模拟相结合,进行了室内均质土壤蓄水单坑水肥灌施试验,研究了不同灌水量(6,8,10L)和不同肥液浓度(800,1700,2600mg/L)时水分与氮素的运移分布规律。建立了蓄水单坑二维水氮运移数学模型,运用时间分裂-有限体积法对模型进行了数值求解。主要研究结论如下:(1)蓄水单坑灌水后,最终湿润土体形状为以坑轴为中心的不规则椭球体。湿润锋径向垂向推进距离与时间呈显著的对数关系。灌水量增大,其径向垂向推进距离也...  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
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蓄水单坑土壤水分运动数值模拟与试验

农业是整个国民用水的大户,约占全国用水量的73%,但有效性差,水资源浪费十分严重。为缓解全世界水资源的供需矛盾,节水灌溉技术的研究已全面展开。果园灌水技术近年来也有所发展,而目前对果园蓄水坑灌法的研究报道较少。该灌水方法是在环果树树冠投影外围挖若干个蓄水坑进行灌溉果树的方法。本论文的研究目的:建立均质土与非均质土的合理的数学模型并通过室内试验分析掌握蓄水坑土壤水分运动的机理,为果园蓄水灌溉提供一定的理论基础。本论文的主要研究内容如下:1.构建了蓄水单坑土壤水分入渗及运动的试验装置,并进行了均质土与非均质土蓄水单坑室内入渗试验。该装置不仅可以观测蓄水坑入渗湿润锋发展的全过程,还可以利用负压计简便的测量各点的含水率。实践证明该装置用来研究单坑土壤水分入渗有重要的实用价值。2.建立了均质土与非均质土的单个蓄水坑的数学模型,用交替隐式差分法进行离散化处理并进行数值计算。计算结果与试验结果基本吻合,表明利用该方法进行蓄水单坑入渗问题式可行...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>