涌泉灌土壤水分入滲的三維數(shù)值模擬研究
發(fā)布時(shí)間:2021-09-02 13:55
本文以江西紅壤土為研究對(duì)象,通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)與HYDRUS-3D數(shù)值模擬,分析了涌泉灌條件下流量、灌水量、初始含水量和土壤質(zhì)地對(duì)水分入滲的影響,研究了土壤水分的運(yùn)移規(guī)律,研究結(jié)論可應(yīng)用于涌泉灌灌水參數(shù)制定。本文研究的主要結(jié)論如下:(1)由不同流量的入滲試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)涌泉灌情況下土壤濕潤(rùn)體的形狀相似于旋轉(zhuǎn)拋物體,而且濕潤(rùn)鋒移動(dòng)距離在水平和垂直方向上存在明顯的拋物線關(guān)系。濕潤(rùn)體在水平和垂直方向上的最大半徑均隨入滲時(shí)間的推移呈增大的趨勢(shì)。在同樣條件下,涌泉灌的出水口下方水平和豎直濕潤(rùn)鋒運(yùn)移速率均隨著入滲時(shí)間的增加而減緩。(2)涌泉灌入滲條件下,流量、容重、初始含水率的變大或變小,濕潤(rùn)比都隨時(shí)間的增加而逐漸減小;同一時(shí)刻的濕潤(rùn)比大小關(guān)系,流量大的明顯大于流量小的,容重大的明顯小于容重小的,初始含水率高的明顯小于初始含水率低的。(3)通過(guò)對(duì)三種流量的涌泉灌水流條件模擬,模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相比發(fā)現(xiàn):土壤含水率的觀測(cè)點(diǎn)處模擬值與取樣點(diǎn)處實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差較小,灌水結(jié)束后的含水率剖面模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合。(4)數(shù)值模擬條件下,流量對(duì)濕潤(rùn)體的影響,濕潤(rùn)體的大小、濕潤(rùn)體內(nèi)高含水區(qū)域的大小隨入滲流量的增大而增大。...
【文章來(lái)源】:南昌工程學(xué)院江西省
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
試驗(yàn)設(shè)備圖
(a)水平方向取樣分布 (b)垂直方向取樣分布圖 2.2 取樣示意圖Fig.2.2 Sampling diagram2.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)本試驗(yàn)運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行研究:(1)涌泉灌單點(diǎn)源室內(nèi)入滲試驗(yàn)本試驗(yàn)采用單因素控制,共有試驗(yàn)因素 3 個(gè),每個(gè)因素分別有 4、3、4 個(gè)。試驗(yàn)選取了 4 種灌水流量,流量為 2、4、6、8L/H;土壤容重,分別為 1.24g/cm3;土壤初始重量含水率,分別為 3.5%、4%、5%、7%。見表 2.1。表2.1試驗(yàn)計(jì)劃表Table 2.1 The schedule of bubble irrigation test in the red soil因素 水平 容重(g/cm3) 流量(L/H)初始重量含水(%)1 1.30 2.0 4.00
(c) q=6L/h(c)The shape of wetted soil during the infiltraion圖 3.1 不同流量下濕潤(rùn)體形狀Fig 3.1 Different flow under the shape of wet body以看出: 從形態(tài)上分析,涌泉灌濕潤(rùn)體豎直剖面的移,剖面輪廓逐漸接近圓形;濕潤(rùn)鋒曲線近似橢圓方軸長(zhǎng)縱軸短逐漸變成兩軸相等,這就說(shuō)明橢圓的橫縱大幅度小于縱軸,這就造成剖面形狀的演變。 從灌的水平位移和垂直位移之間都存在:前期水平位移強(qiáng)期兩者的衰弱期。比如以 q=2L/h 為例,在 0-100min 水始灌水 15min 時(shí)水平位移 7.8cm,垂直位移 3.5cm 相者差距減小,灌水 165min 時(shí)水平位移 15.7cm,垂直 以后兩者位移距離都減小,灌水 325min 時(shí)水平位移 165min 相比分別只增加了 1.8cm、2.4cm。同樣 q=4、間增加,濕鋒的遷移距離并沒有大的變化,這表明濕。 從圖可以看出,前 100 分鐘內(nèi),垂直和水平方向是流量較大,積水面積大且多,重力勢(shì)能作用微弱。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]涌灌條件下非飽和土壤水分運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 張巧利,張亮. 節(jié)水灌溉. 2017(08)
[2]滴灌條件下土壤濕潤(rùn)體特征研究[J]. 何小梅. 節(jié)水灌溉. 2017(08)
[3]淡水滴灌條件下紅壤土水力特征[J]. 王衛(wèi)華,董麗艷,楊惠芳. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(08)
[4]設(shè)計(jì)流量和土壤質(zhì)地對(duì)微孔陶瓷灌水器入滲特性的影響[J]. 蔡耀輝,吳普特,張林,朱德蘭,陳俊英,楊帆. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(07)
[5]涌泉根灌交匯入滲對(duì)土壤水氮運(yùn)移特性的影響[J]. 劉顯,費(fèi)良軍,劉揚(yáng). 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(03)
[6]地埋滴灌點(diǎn)源入滲土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張松,李和平,鄭和祥,曹雪松,王軍. 節(jié)水灌溉. 2017(01)
[7]滴灌條件下核桃園土壤水分動(dòng)態(tài)變化的數(shù)值模擬研究[J]. 李丹,趙經(jīng)華,付秋萍,洪明,馬英杰. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2016(06)
[8]滴灌條件下砂壤土棗林的水分入滲及再分布過(guò)程[J]. 李長(zhǎng)城,李宏,張志剛,程平,劉幫,韓瑩瑩,孫明森,刁凱. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2016(09)
[9]不同濕潤(rùn)比下滴灌土壤入滲特性模擬試驗(yàn)研究[J]. 王平,胡笑濤,王文娥. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2016(04)
[10]地表滴灌條件下滴灌量對(duì)土壤水分入滲、再分布過(guò)程的影響[J]. 張志剛,李宏,李疆,程平,武鈺,劉幫. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究. 2016(01)
碩士論文
[1]微灌技術(shù)要素對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)影響的數(shù)值模擬[D]. 張珂萌.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2015
[2]低壓滴灌管水力特性試驗(yàn)研究[D]. 常換換.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2014
[3]涌泉根灌土壤水分運(yùn)動(dòng)特性試驗(yàn)及模擬研究[D]. 李耀剛.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2013
[4]涌泉根灌土壤濕潤(rùn)體影響因素的試驗(yàn)研究[D]. 樊曉康.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2012
[5]地下滴灌條件土壤水分運(yùn)移規(guī)律試驗(yàn)研究[D]. 王超.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[6]膜縫灌入滲特性的數(shù)值模擬及修正模型研究[D]. 范海燕.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[7]膜孔灌溉入滲特性試驗(yàn)研究及其數(shù)值模擬[D]. 孫秀娟.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2010
[8]棉田滴灌土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律與數(shù)值模擬研究[D]. 王薇.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008
[9]滴灌條件下土壤水分入滲過(guò)程模擬試驗(yàn)研究[D]. 鄭園萍.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2008
[10]溝灌交匯入滲特性試驗(yàn)研究及其數(shù)值模擬[D]. 王術(shù)禮.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2008
本文編號(hào):3379134
【文章來(lái)源】:南昌工程學(xué)院江西省
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
試驗(yàn)設(shè)備圖
(a)水平方向取樣分布 (b)垂直方向取樣分布圖 2.2 取樣示意圖Fig.2.2 Sampling diagram2.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)本試驗(yàn)運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行研究:(1)涌泉灌單點(diǎn)源室內(nèi)入滲試驗(yàn)本試驗(yàn)采用單因素控制,共有試驗(yàn)因素 3 個(gè),每個(gè)因素分別有 4、3、4 個(gè)。試驗(yàn)選取了 4 種灌水流量,流量為 2、4、6、8L/H;土壤容重,分別為 1.24g/cm3;土壤初始重量含水率,分別為 3.5%、4%、5%、7%。見表 2.1。表2.1試驗(yàn)計(jì)劃表Table 2.1 The schedule of bubble irrigation test in the red soil因素 水平 容重(g/cm3) 流量(L/H)初始重量含水(%)1 1.30 2.0 4.00
(c) q=6L/h(c)The shape of wetted soil during the infiltraion圖 3.1 不同流量下濕潤(rùn)體形狀Fig 3.1 Different flow under the shape of wet body以看出: 從形態(tài)上分析,涌泉灌濕潤(rùn)體豎直剖面的移,剖面輪廓逐漸接近圓形;濕潤(rùn)鋒曲線近似橢圓方軸長(zhǎng)縱軸短逐漸變成兩軸相等,這就說(shuō)明橢圓的橫縱大幅度小于縱軸,這就造成剖面形狀的演變。 從灌的水平位移和垂直位移之間都存在:前期水平位移強(qiáng)期兩者的衰弱期。比如以 q=2L/h 為例,在 0-100min 水始灌水 15min 時(shí)水平位移 7.8cm,垂直位移 3.5cm 相者差距減小,灌水 165min 時(shí)水平位移 15.7cm,垂直 以后兩者位移距離都減小,灌水 325min 時(shí)水平位移 165min 相比分別只增加了 1.8cm、2.4cm。同樣 q=4、間增加,濕鋒的遷移距離并沒有大的變化,這表明濕。 從圖可以看出,前 100 分鐘內(nèi),垂直和水平方向是流量較大,積水面積大且多,重力勢(shì)能作用微弱。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]涌灌條件下非飽和土壤水分運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 張巧利,張亮. 節(jié)水灌溉. 2017(08)
[2]滴灌條件下土壤濕潤(rùn)體特征研究[J]. 何小梅. 節(jié)水灌溉. 2017(08)
[3]淡水滴灌條件下紅壤土水力特征[J]. 王衛(wèi)華,董麗艷,楊惠芳. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(08)
[4]設(shè)計(jì)流量和土壤質(zhì)地對(duì)微孔陶瓷灌水器入滲特性的影響[J]. 蔡耀輝,吳普特,張林,朱德蘭,陳俊英,楊帆. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(07)
[5]涌泉根灌交匯入滲對(duì)土壤水氮運(yùn)移特性的影響[J]. 劉顯,費(fèi)良軍,劉揚(yáng). 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(03)
[6]地埋滴灌點(diǎn)源入滲土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張松,李和平,鄭和祥,曹雪松,王軍. 節(jié)水灌溉. 2017(01)
[7]滴灌條件下核桃園土壤水分動(dòng)態(tài)變化的數(shù)值模擬研究[J]. 李丹,趙經(jīng)華,付秋萍,洪明,馬英杰. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2016(06)
[8]滴灌條件下砂壤土棗林的水分入滲及再分布過(guò)程[J]. 李長(zhǎng)城,李宏,張志剛,程平,劉幫,韓瑩瑩,孫明森,刁凱. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2016(09)
[9]不同濕潤(rùn)比下滴灌土壤入滲特性模擬試驗(yàn)研究[J]. 王平,胡笑濤,王文娥. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2016(04)
[10]地表滴灌條件下滴灌量對(duì)土壤水分入滲、再分布過(guò)程的影響[J]. 張志剛,李宏,李疆,程平,武鈺,劉幫. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究. 2016(01)
碩士論文
[1]微灌技術(shù)要素對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)影響的數(shù)值模擬[D]. 張珂萌.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2015
[2]低壓滴灌管水力特性試驗(yàn)研究[D]. 常換換.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2014
[3]涌泉根灌土壤水分運(yùn)動(dòng)特性試驗(yàn)及模擬研究[D]. 李耀剛.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2013
[4]涌泉根灌土壤濕潤(rùn)體影響因素的試驗(yàn)研究[D]. 樊曉康.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2012
[5]地下滴灌條件土壤水分運(yùn)移規(guī)律試驗(yàn)研究[D]. 王超.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[6]膜縫灌入滲特性的數(shù)值模擬及修正模型研究[D]. 范海燕.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2011
[7]膜孔灌溉入滲特性試驗(yàn)研究及其數(shù)值模擬[D]. 孫秀娟.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2010
[8]棉田滴灌土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律與數(shù)值模擬研究[D]. 王薇.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008
[9]滴灌條件下土壤水分入滲過(guò)程模擬試驗(yàn)研究[D]. 鄭園萍.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2008
[10]溝灌交匯入滲特性試驗(yàn)研究及其數(shù)值模擬[D]. 王術(shù)禮.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2008
本文編號(hào):3379134
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