膜溝灌溉三維入滲數值模擬研究.pdf

1、膜溝灌溉是與地膜覆蓋技術相結合的溝灌，該灌溉方式是將帶有滲水孔的地膜敷貼在灌水溝內形成“膜溝”，灌溉時水在溝內的膜上流動，并通過膜孔滲入土壤。膜溝灌溉的入滲過程屬于三維入滲過程，邊界條件復雜，對其進行數值計算具有一定的難度。本文在系統(tǒng)總結國內外有關入滲數值模擬和膜孔入滲研究的基礎上，對膜溝灌溉三維入滲進行了數值模擬研究及其試驗驗證。 利用膜溝灌溉入滲試驗裝置進行了入滲試驗，采用負壓計法獲得非飽和土壤水分特征曲線并采用van Ge

2、nuchten模型對其進行擬合，擴散率通過水平土柱吸滲法測定并采用指數形式對其進行擬合，導水率利用已知的土壤水分特征曲線和擴散率計算得到。根據土壤水動力學原理并結合膜溝灌溉入滲的實際情況，建立了膜溝入滲三維土壤水分運動數學模型，采用控制容積法對數學模型進行離散化，利用交替方向隱式迭代法(ADI方法)對離散方程進行求解，并進行了編程計算。利用試驗資料對模型進行驗證，土壤含水率的模擬計算值與實測值進行比較，二者之間具有較好的一致性；累積入滲

3、量的模擬計算值與實測值之間進行差異的顯著性分析，表明二者差異不顯著；濕潤鋒的模擬計算值與實測值之間的發(fā)展趨勢基本吻合。利用數學模型對不同條件下的膜溝入滲進行計算，對膜溝灌溉入滲規(guī)律進行了分析。主要研究結論如下： (1)建立了膜溝入滲的三維土壤水分運動數學模型，采用控制容積法將控制方程離散化，并采用ADI方法求解，模擬計算值與實測值具有較好的一致性，可用于模擬膜溝灌溉的入滲過程。 (2)膜溝灌溉的入滲能力與膜孔數量呈正相關