农田排水暗管的优化布置

本文以单位排水面积工程投资费用最小为优化目标,提出了田间暗管优化布置计算方法。     

基于HYDRUS-2D模拟排水暗管布设参数对土壤水盐运移的影响

为探究排水暗管布设参数对土壤水盐运移的影响,以中国天津滨海新区为研究区域,选定典型试验区域进行现场试验,利用试验数据率定验证了HYDRUS-2D的模拟效果,并运用验证后的模型参数模拟了不同暗管布设参数下的水盐运移。模拟结果表明HYDRUS-2D能够较好地模拟暗管排水条件下土壤的水盐动态。当保持暗管埋深不变时,暗管间距越大淋洗之后土壤含水率与含盐量越高;当保持暗管间距不变时,暗管埋深越大淋洗之后土壤含水率与含盐量越低。在12种模拟暗管模拟情景中,最大暗管埋深140 cm与最小暗管间距300 cm的组合参数下土壤剖面含盐量区间为最低值0.47～7.81 g/kg。因此,当暗管技术运用于盐碱地的改良时,应尽量减小暗管布设间距或增大暗管的布设深度以提高淋洗效果。     

暗管排水在高标准农田建设工程中的实例应用

暗管排水的综合效益好于明沟排水,但在长泰县农田水利工程中还较少应用,部分原因在于排涝能力的不足和管道淤堵后清理困难的问题。本案例从设计和后期管护方面提出几点解决思路,并进行了实例应用,可供类似项目参考。     

基于暗管排水的地下水调控模拟研究

以余姚市高效农业园区围垦区为研究对象,综合运用试验法、模拟法等研究方法,在园区基础资料收集和水文地质勘查的基础上,用Modflow建立三维地下水数学模型,定量分析不同降雨补给条件下的地下水动态变化规律;根据不同设计降雨和河道水位控制边界、不同暗管排水方案下农业园区地下水位的变化规律,分析暗管埋深、间距等与园区地下水控制的关系,确定了地下水动态排水的最佳暗管设计方案。研究表明:暗管间距15 m、埋深2.5 m能够达到精准排水控制的设计要求。还探索了浅层地下水排水规律,为精准调控不同暴雨条件下地下水位和防治围垦土地盐渍化提供决策依据。     

基于HYDRUS-2D模拟暗管排水条件下分区淋洗对土壤盐分分布的影响

为探究暗管排水条件下分区淋洗对土壤盐分分布的影响,以沿海盐碱地区为研究区域,选定典型试验地进行现场试验,利用现场试验数据率定了HYDRUS-2D模型参数并验证了模拟暗管排水的准确性,运用验证后的模型模拟了不同分区淋洗情况下的土壤盐分分布.模拟结果表明:HYDRUS-2D能够较好地模拟暗管排水条件下的土壤盐分分布.在暗管...     

暗管排水与节水灌溉条件下盐渍化农田水盐分布特征

灌溉淋洗压盐系盐碱地改良的主要措施,但同时也会造成地下水上升,带来随作物生育期逐渐出现的土壤耕层的返盐现象,其与暗管排水结合则可提高脱盐效果。为了研究暗管排水条件下的油葵在拔节期增加不同的灌水量对盐碱地(施加30 t/hm~2脱硫石膏,土壤耕作层掺入85.05 m~3/hm~2细沙)土壤水盐及土壤酸碱性分布的影响,设计了暗管排水结合传统灌溉处理、暗管排水结合节水灌溉处理、暗管排水结合无灌水对照处理3种处理,通过监测土壤EC值、pH、含水率,分析暗管排水结合传统灌溉与节水灌溉对重度盐碱地土壤的水分、盐分及酸碱程度的时空变化特征。结果表明:与对照处理对比,传统畦灌方式下灌水处理降低了土壤含水率,对0～20 cm土层的脱盐效果明显;在暗管排水的基础上,对照处理的油葵地0～60 cm土层的EC值为3.49～0.67 d S/cm,节水灌溉处理的EC值为1.71～0.33 d S/cm,传统灌溉处理的EC值为3.75～0.27 d S/cm;虽然传统灌溉在灌水后10 d左右降低了0～100 cm土壤盐分,提高了土壤的含水率,但传统灌溉处理下油葵在开花期0～40 cm土层的含水率比对照处理低,且40～100 cm土层的返盐程度是节水灌溉的2～3倍;对照处理下0～60 cm土层的pH为7.54～8.65,节水灌溉处理下pH为7.51～8.89,对照处理下40～100 cm土层的pH为8.29,传统灌溉处理下pH为8.1～10.85,节水灌溉处理的土壤在0～100 cm的土层呈现脱碱的状态,高的灌水量使土壤有碱化的可能,尤其是在20～40 cm土层。暗管排水条件下在油葵拔节期进行节水灌溉有利于土壤脱盐、脱碱。     

排水农田氮素运移,转化及流失规律的研究

在总结文献和室内外试验基础上，对排水条件下氮素运移，转化及流失规律进行了分析研究；建立了一维、二维土壤水和地下水中氮素运移转化数学模型；探索了有限元数值计算法耦合求解水流和氮素运移模型，并提出了改进流线追踪法，克服已有简易计算方法中采用经验数据，精确方法计算繁复，且耗机时多的缺点，可用于排水农田氮素运移长期预报。     

基于水环境保护的农田排水研究新进展

本文从控制排水、灌溉-排水-湿地系统、排水再利用、农田非点源污染控制四个方面总结了国内外在减缓农田水环境污染方面的农田排水研究新进展,介绍了控制排水等各项研究的技术方法、减轻化学物质流失的效果及影响因素,提出控制水位对农田化学物质流失的影响及对提高农田水分利用效率的作用、适应于农田排水的人工湿地系统及处理效果、排水再利用的灌溉模式及相应的控制结构形式、农田非点源污染的综合调控措施等应成为今后减少农田排水对水环境产生负面影响的主要研究内容。     

滴灌施肥灌溉的水氮运移数学模拟及试验验证

基于土壤水分运动的动力学方程和溶质运移的对流-弥散方程,建立了不同土壤中地表滴灌施硝酸铵（NH4NO3）时水分和硝态氮运移的数学模型及边界条件。利用商业化软件HYDRUS-2D对模型进行了求解。为了验证所建立的模型,分别在壤土和砂土两种土壤上进行了不同滴头流量、灌水量和肥液浓度下的湿润距离、土壤含水率和硝态氮分布试验。模拟结果与试验数据的对比表明,利用HYDRUS-2D求解所建立的模型得到的湿润距离随时问的变化过程、土壤含水率和硝态氮分布与实测值吻合良好。因此,HYDRUS-2D软件可以作为预测滴灌施肥灌溉条件下水分和氮素在土壤中运移的有效工具。     

基于水环境保护的农田排水研究新进展

从控制排水、灌溉-排水-湿地系统、排水再利用、农田非点源污染控制四个方面总结了国内外在减缓农田水环境污染方面的农田排水研究新进展,介绍了控制排水等各项研究的技术方法、减轻化学物质流失的效果及影响因素,提出控制水位对农田化学物质流失的影响及对提高农田水分利用效率的作用、适应于农田排水的人工湿地系统、排水再利用的灌溉模式及相应的控制结构形式、农田非点源污染的综合调控措施等应成为今后减少农田排水对水环境产生负面影响的主要研究内容。     

层状土壤条件下地下滴灌水氮运移模型及应用

基于土壤水分运动的动力学方程和溶质运移的对流-弥散方程,考虑地下滴灌灌水器流量随时间的变化,建立了层状土壤地下滴灌施用硝酸铵(NH4NO3)条件下水氮运移的数学模型。利用均质砂土(S)、均质壤土(L)、上砂下壤(SL)和砂土夹层(LSL)四种土壤的试验数据对模型进行了验证。结果指出,考虑土壤中灌水器流量随时间变化可稍改善土壤含水率和硝态氮的模拟精度。利用验证后的数学模型研究了灌水器流量(1.1、1.75和2.6L/h)、灌水器与犁底层相对位置对地下滴灌水氮分布的影响,模拟结果表明灌水器流量对含水率分布的影响不明显,但灌水器流量的增大可明显增加20~40cm土层硝态氮含量;灌水器与犁底层相对位置对水氮分布影响显著,灌水器位于犁底层中(埋深25cm)土壤表层干土层较薄、水氮向下运移深度较小,有利于减小土壤蒸发和避免水氮淋失。     

农田控制排水与补充灌溉对作物产量和排水量影响的模拟分析

农田控制排水是减少硝态氮流失最直接有效的方法之一。本文利用典型涝渍区-淮北平原砂姜黑土地区实测土壤、气象、作物等资料,用DRAINMOD模型进行了长序列模拟分析,结果显示在当地气象条件下,干旱是影响冬小麦产量的主要因素,而涝渍则是影响棉花产量的主要因素。补充灌溉条件下,采用传统排水与控制排水两种措施的模拟结果显示,灌溉可使冬小麦产量得到大幅提高,但对棉花产量的影响不大。采取控制排水措施后,地下排水量大大减少,排水总量也显著降低,从而有利于区域水质的保护。     

农业排水沟渠系统中总磷的运移模拟研究

针对农业排水沟渠系统中磷的迁移转化机理不清楚,运移模拟少的问题,本文以沟渠中水体为研究对象,通过分析排水沟渠的生态结构,得出总磷在排水沟渠系统内迁移转化过程.将水流连续方程、污染物迁移转化方程组成模型,运用模型和获得的参数进行了排水沟渠的试验,对总磷的指标进行模拟,最后模拟出的结果与样品实测值吻合比较好,模拟系数更是达...     

滴灌条件下干旱区农田水盐运移及调控研究进展与展望

以滴灌为代表的节水灌溉技术在我国干旱区大面积推广应用,提高了水肥利用效率,也改变了农田水盐运移模式。一方面,地下水位下降,土壤水与地下水之间的联系减弱,减少了潜水蒸发带来的盐分,使得土壤盐碱化减轻;另一方面,由于缺乏洗盐水量,导致积累在土壤表层的盐分不能及时淋洗入深层,表层土壤盐碱化加重。本文通过回顾滴灌技术在干旱区的应用和研究,系统分析了滴灌条件下干旱区农田土壤水盐运移特点和盐分累积规律,概括了不同作物的水盐响应特征,总结了不同滴灌条件下的土壤水盐数值模型,归纳了目前常用的土壤水盐调控方法。在此基础上提出了需要进一步研究的问题和方向,包括:进一步揭示滴灌条件下土壤水盐运移及累积特征,科学制定农田水盐调控方案;进一步揭示作物水盐耦合响应动力学机制,科学确定调控阈值;发展具有我国自主知识产权的水盐运移和作物生长耦合模拟软件;构建基于生态格局的农田排水和区域盐分处置模式。     

除草剂莠去津在实验室和农田尺度土壤中运移模拟的主要研究进展

莠去津是世界范围内应用广泛的化学除草剂之一,在我国主要用于东北和华北地区的玉米田。在世界许多国家和地区的地表水和地下水中已检出了莠去津及其残留物。本文首先对莠去津在土壤中运移模拟的研究意义进行了概述,接着较详细地介绍并分析了国内外学者采用各种数学模型对该农药在实验室土柱(槽)和农田尺度土壤中运移模拟的主要研究进展,指出了国内外研究水平的差距,为国内有关领域的科研人员进一步深入开展与此相关的研究工作提供了一定的参考依据。     

冻结条件下非饱和土水、热、溶质耦合运移模拟

冰土地带在我国有广泛的分布,研究冻土的物理力学性质对在冻土地带建设各种工程具有重要意义。以土壤水动力学、土壤溶质运移、冻土物理学为基础,建立了在冻结条件下非饱和土壤水、热、溶质耦合迁移的数学模型,采用Crank-Nicolsen差分格式及线性化迭代法进行求解。通过模拟结果与实测结果对比,发现取得了较好的效果,表明数学模型和计算方法是可靠的,为研究含多种溶质的水、热、溶质耦合运移以及田间水、热、溶质耦合运移奠定了一定基础。     

不同水氮供应对菜地土壤硝态氮累积的影响

通过田间小区和土柱模拟试验相结合的方法研究了不同水氮供应对菜地土壤硝态氮淋溶的影响，结果表明，在田间小区和土柱模拟试验中，硝态氮在1m土层内出现一个累积峰，并且随着灌水量的增加累积峰逐渐下移；在相同灌水量下，随着氮肥施用量增加两个试验1m土壤中硝态氮储量均增多。在田间小区试验中，当施氮量低于270kg/hm^2时，相同的施氮量下，150、250、350mm^3个水平灌水量下1m土体内硝态氮储量多少为250mm〉150mm〉350mm，当施氮量超过270k加m^2时，土体内硝态氮累积量随着灌水量的增加而减少。在土柱模拟试验中，在相同的施氮量下，1m土体硝态氮的储量随着灌水量的增加而增加。     

考虑残留氮对非稳定流场硝态氮淋失贡献的传递函数模型Ⅱ.农田应用

应用田间冬小麦-夏玉米生长条件下土壤硝态氮淋失动态的试验资料，对所提出的可估计表施和残留氮对土壤非稳定流场中硝态氮淋失贡献的传递函数模型进行了检验。首先，对所选定的农田中的两个土壤剖面，估算了硝态氮和氯离子的中值与均值迁移时间，然后，利用我们的模型，使用其中一个土壤剖面标定硝态氮和氯离子运移的概率密度函数的参数，接着，应用标定后的传递函数模型，模拟了另一个土壤剖面的硝态氮淋失浓度和累积淋失量动态，并分别估算了表施和残留氮占硝态氮总淋失量的分数。结果表明：提出的传递函数模型在农田条件下对土壤硝态氮累积淋失量模拟的相对误差为14．89％。