干旱区膜下滴灌水盐运移规律模拟及预测研究

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淡水资源的日益缺乏和盐分的不断增加严重影响着农业的发展,特别是干旱半干旱地区。新疆属于典型的干旱半干旱地区,水盐问题也严重影响该地区的农业发展。为了解决这些问题,许多措施被广泛应用。滴灌被认为是最有效的一种方法,它能够提高产量、节约用水、抑制盐分和减少深层渗漏。另外,在田间经常发生交汇现象,并形成交汇区。对于种植间距较小的作物,经常会被种植在交汇区,交汇区内水盐的分布对作物的产量有着重要的影响,因此了解交汇情况下的水盐运移是十分重要的。随着滴灌技术的逐年实施,盐分呈现增加的趋势,掌握盐分的累积情况显得十分重要。为了更好的了解滴灌条件下的水盐运移,通过试验和模型相结合的方式进行分析研究,得到了以下的结论:1.通过对不同滴头流量、灌水量、滴头间距交汇条件下湿润锋运移规律的研究,以Schwartzman提出的经验公式为基础,建立了一种新的经验公式,模拟交汇条件下的湿润锋的距离。公式如下:W和W1分别表示滴头下方和交汇区湿润锋宽度。2.证明了HYDRUS3-D模型能够很好的模拟田间点源交汇条件下的水盐分布。并利用模型对不同灌水量、滴头流量和不同土壤质地点源交汇条件下,交汇区水盐分布评价分析。结果发现1.灌水量和脱盐区范围也符合幂函数的关系。2.滴头流量和湿润范围存在幂函数关系,与脱盐范围则符合指数函数关系。3.不同质地条件下,质地较细的土壤水平和垂直湿润锋基本相同,质地较粗的土壤垂直湿润锋远远大于水平湿润锋,脱盐区的范围遵循这一规律。3.通过模型确定了“干播湿出”条件下,棉花出苗水的灌水量。通过棉花的出苗率很好的证明了模型的准确性。说明模型可以作为一种有效的工具设计合理的灌水量。4.生育期灌水频率越高土壤的含盐量越少,冬灌频率与土壤中的含盐量成正比。5.通过实测值和模拟值的对比,证明了SaltModel模型能够比较准确的模拟盐分的累积过程。6.根据SaltModel模型模拟的结果,确定了合理的灌溉制度应是:灌水的矿化度1g/L、生育期灌水量:4500m3/ha、冬灌水量应为3000m3/ha。地下水位应控制在1.8米。并且根据模拟结果发现,该灌溉制度条件下,达到水盐平衡的年限为9年。
致谢第4-7页
摘要第7-9页
Abstract第9-10页
第一章 绪论第11-18页
    1.1 研究的目的和意义第11-12页
    1.2 膜下滴灌土壤水盐运移特征研究现状第12-18页
        1.2.1 膜下滴灌的特点第12-13页
        1.2.2 滴灌土壤水分运动研究第13-15页
        1.2.3 滴灌条件下盐分运移的研究第15-17页
        1.2.4 膜下滴灌存在的问题第17页
        1.2.5 本文研究的主要内容第17-18页
第二章 研究区概况及研究内容与研究方法第18-25页
    2.1 引言第18页
    2.2 研究区概况第18-23页
        2.1.1 试验 1 区第18-19页
        2.1.2 试验 2 区第19-21页
        2.1.3 试验 3 区第21-23页
    2.3 研究的内容第23页
    2.4 研究方法第23-25页
        2.4.1 研究方法的概述第23-24页
        2.4.2 技术路线第24-25页
第三章 点源交汇条件下水盐运移规律的研究第25-36页
    3.1 引言第25页
    3.2 田间试验第25-26页
    3.3 点源交汇条件下水盐运移规律第26-35页
        3.3.1 不同条件下湿润锋的运移规律第26-28页
        3.3.2 模拟不同条件下湿润锋的运移规律第28-31页
        3.3.3 不同滴头流量交汇条件下土壤水盐分布第31-32页
        3.3.4 不同灌水量交汇条件下的水盐分布第32-34页
        3.3.5 不同滴头间距交汇条件下的水盐分布第34-35页
    3.4 小结第35-36页
第四章 利用 HYDRUS-3D 模拟点源交汇条件下的水盐运移第36-64页
    4.1 引言第36页
    4.2 试验材料和方案第36-46页
        4.2.1 模型的介绍第36页
        4.2.2 水分运动基本方程第36-37页
        4.2.3 溶质运移方程第37页
        4.2.4 模拟过程介绍第37-45页
        4.2.5 模拟的内容第45-46页
    4.3 对点源交汇条件下水盐运移的模拟第46-53页
        4.3.1 点源交汇条件下湿润锋的模拟第46-49页
        4.3.2 不同灌水量点源交汇条件下交汇区水盐分布模拟第49-53页
    4.4 模型的扩展第53-57页
        4.4.1 不同灌水量对交汇区水盐分布的影响第54-55页
        4.4.2 不同滴头流量对交汇区水盐分布的影响第55-56页
        4.4.3 不同土壤质地对交汇区水盐分布的影响第56-57页
    4.5 模型的应用第57-63页
        4.5.1 引言第57-58页
        4.5.2 试验的设计及方法第58-59页
        4.5.3 结果分析第59-63页
    4.6 小结第63-64页
第五章 区域盐分年变化特征及模拟预测第64-98页
    5.1 引言第64页
    5.2 研究的内容及方法第64-66页
        5.2.1 不同灌水周期水盐的动态变化特征第64-66页
        5.2.2 区域盐分的动态监测及模拟第66页
    5.3 年内土壤水盐分布基本特征分析第66-73页
        5.3.1 灌水频率对土壤水盐分布的影响第66-68页
        5.3.2 普灌不同时期土壤水盐分布及变化规律第68-70页
        5.3.3 高频灌不同时期土壤水盐分布及变化规律第70-71页
        5.3.4 不同年份土壤水盐变化对比分析第71-73页
    5.4 不同冬灌频率棉花地土壤水盐分布特征第73-80页
        5.4.1 两年冬灌一次不同时期土壤水盐的分布及变化规律第73-75页
        5.4.2 三年冬灌一次不同时期土壤水盐的分布及变化规律第75-78页
        5.4.3 地面灌条件下不同冬灌频率对土壤盐分累积的影响第78-80页
    5.5 区域盐分的变化规律第80-97页
        5.5.1 生育期内盐分的变化规律第80-84页
        5.5.2 不同区域盐分年际间的变化规律第84-85页
        5.5.3 区域盐分的模拟及预测第85-93页
        5.5.4 模型的预测及评价第93-97页
    5.6 本章小结第97-98页
第六章 结论与展望第98-100页
    6.1 不同点源交汇条件下,湿润锋的模拟第98页
    6.2 HYDRUS-3D 模型的验证第98页
    6.3 HYDRUS-3D 模型的应用第98页
    6.4 区域盐分的累计及模拟预测第98-99页
    6.5 展望第99-100页
参考文献第100-113页
作者简介第113页
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