基于水势差驱动出流机制的微润灌水分运动模型构建及模拟
2021-10-20张展羽黄明逸
水利学报 2021年9期
关键词:模型
齐 伟,张展羽,,王 策,黄明逸,刘 畅,陈 于
(1.河海大学水利水电学院,江苏南京 210098;2.河海大学农业科学与工程学院,江苏南京 211100;3.江苏省农村水利科技发展中心,江苏南京 210029)
1 研究背景
随着全球人口的不断增长、城市化工业化进程的不断推进,水资源匮乏问题日益加剧。这给灌溉农业带来了巨大挑战,要求在农业生产中不断提高灌溉水利用效率[1],因此各种节水灌溉技术应运而生。我国水资源不足和供需不平衡等问题日益严重,发展节水灌溉尤为必要[2]。微润灌是近些年发展起来的一种新型高效节水灌溉技术,其利用微润管同时作为输水管和灌水器,通过地埋方式将水精准输送到作物根区进行灌溉。微润管是一种高分子半透膜材料,表面均匀密集分布着纳米级孔隙(10~900 nm)[3]。灌溉时水分在管内外水势差的作用下从纳米孔隙渗出,根据土壤墒情自动、连续、适时、适量地向作物根区供水[4]。与传统灌溉技术相比,微润灌具有运行费用(所需工作压力)低、地表蒸发小、抗堵塞性强、节水效果显著等优点[5-7]。
灌溉系统设计和运行管理模式极大程度上决定了灌溉水肥均匀度[8],进而影响作物品质和产量。为优化微润灌溉技术参数从而提高其应用合理性发挥其最大效益,揭示微润灌水分入渗特征和不同因素对其影响规律则显得十分重要。近年来,国内外学者通过入渗试验或数值模拟的方法对微润灌水分运动规律进行了较多研究。张俊等[4,9]通过室内土箱试验研究发现微润灌湿润体是以微润管为轴心的柱状体,土壤质地和密度对湿润体形态影响较大,湿润锋运移距离与入渗时间呈显著的幂函数关系,土壤初始含水率对湿润锋推进速度影响显著。……
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