滴灌条件下浅层土壤双点源坑渗特性研究

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1、灌溉排水学报２０１５年５月第３４卷第５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０５－００２３－０５滴灌条件下浅层土壤双点源坑渗特性研究白有帅１，贾生海１，雒天峰２，黄彩霞１（１．甘肃农业大学工学院，兰州７３００７０；２．甘肃省水利科学研究院，兰州７３００２０）摘要：通过室内模拟试验，研究了滴头流量为１Ｌ／ｈ，间距为３００ｍｍ的单行滴灌带双点源滴灌时倒圆锥型、倒凸台型和普通平整地表（无坑型）３种砂壤土的土壤入渗特性。结果表明，坑的形状对湿润锋水平最大湿润距离和垂向最大湿润距离均有一定影响，幂函数能

2、较好地拟合湿润锋水平和垂向运移距离与时间的关系。灌水结束后，垂向最大入渗距离表现为倒凸台型＞倒圆锥型＞无坑型，水平入渗为无坑型两点源交汇，交汇处向下入渗距离为６ｃｍ；倒圆锥型坑和倒凸台坑型二点源湿润锋未交汇，地表湿润锋的距离分别为８．６ｃｍ和７．８ｃｍ，最大湿润锋的水平距离分别为０．５ｃｍ和０．７ｃｍ；湿润比表现为无坑型＞倒圆锥型＞倒凸台型，无坑型土壤湿润比比倒圆锥型及倒凸台坑型分别显著（Ｐ＜０．０５）高出３５．９５％及３６．５７％，但倒圆锥型和倒凸台坑型土壤湿润比无显著差异。关键词：浅层土壤；双点源入渗；湿润锋；湿润比中图分类号：Ｓ１５２．７文献标志码：

3、Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０５．００５白有帅，贾生海，雒天峰，等．滴灌条件下浅层土壤双点源坑渗特性研究［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（５）：２３－２７．０引言［１］我国西北地区资源性缺水严重。仅湿润作物根系浅层土壤的滴灌技术在大田作物应用广泛。国内外学者针对不同土壤类型、不同滴头流量、不同滴头间距以及间歇性供水等对点源入渗规律以及滴灌条件下土壤湿润体及其影响因素的研究做了大量工作，并取得了丰硕成果。研究表明，多点源滴灌条件下，入渗特性［２］表现为先点源入渗，接着交汇入渗，再带状入渗；影响土壤湿润体特征值的主要因素为

4、土壤初始含水率和［３－７］土壤体积质量，滴头流量对土壤湿润体特征值影响较小。部分学者探讨了不同蓄水坑条件下，不同质地［８－１１］土壤耕作层水分及其分布规律；并通过室内机理试验，研究了渗灌器不同开孔方式对土壤坑渗特性的影［１２］响。显然，现有研究方向或为地表点源入渗，或为蓄水坑渗，鲜有学者提出点源滴灌条件下浅坑土壤入渗特性。为此，通过室内模拟试验，在民勤砂壤土滴灌条件下，分析滴头下方普通平整地表无坑、倒圆锥坑型及倒凸台坑型３种形式的土壤入渗特性，对比其湿润比，为探讨滴灌节水机制提供一定理论依据，为合理滴灌灌溉制度的确定和探索一种新的节水灌溉方法等提供生产实践

5、经验，为我国北方旱区节水农业可持续发展提供一定实践经验。１材料与方法室内模拟试验在甘肃省水利科学研究院民勤灌溉实验基地进行。土壤入渗试验装置由玻璃土箱、试验土壤、恒压马氏瓶、滴灌带和支架等构成。玻璃箱尺寸为６００ｍｍ×６００ｍｍ×９００ｍｍ，滴灌带为国产迷宫式，滴头间距为３００ｍｍ，流量为１Ｌ／ｈ，灌水时间为２ｈ，每个滴头灌水量为２Ｌ，灌水结束后水分再分布１ｈ。为了便于观察土壤点源垂直入渗和水平入渗状况，将滴灌带紧邻玻璃箱边缘单行放置。在滴头正下方设置３种土壤入渗形式：ＫＯ型（普通平整地表点源入渗）、ＫＡ型（倒圆锥型点源入渗）、ＫＢ型（倒凸台型点源入收稿日

6、期：２０１５－０１－２２基金项目：国家自然科学基金项目（５１１６９００１）作者简介：白有帅（１９８９－），男，甘肃靖远人。硕士研究生，主要从事农业水土工程研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｅｎｒｕｙｕｙｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：雒天峰（１９８０－），男，甘肃张掖人。高级工程师，主要从事节水理论及新技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｔｆ８７１＠１６３．ｃｏｍ２３渗）。ＫＯ坑型为滴头水流直接湿润平整地面，ＫＡ坑型是滴头正下方挖出一个圆锥底面直径为１００ｍｍ，坑深为６０ｍｍ的倒圆锥坑型，ＫＢ坑型是滴头正下方挖出１个圆锥底面直径为１００ｍｍ和４０ｍｍ，坑深为６０ｍｍ的倒凸台坑

7、型。供试土壤取自该试验基地，质地为砂壤土，将土壤风干、粉碎、过２ｍｍ筛后备用，按土壤设计体积质量（１．５１ｇ／ｃｍ３）分层装填，每层５０ｍｍ，孔隙度为５５％，＜０．０１ｍｍ、＜０．０５ｍｍ、＜０．１ｍｍ、＜０．２ｍｍ、＜０．２５ｍｍ、＜０．５ｍｍ、＜２ｍｍ的土壤粒径质量分数分别为１４．４３％、５８．７１％、８８．６２％、９６．５４％、９７．３９％、９８．４７％、１００％。试验前，检查马氏瓶气密性。试验时，按时间先密后疏的原则，依次按３、１０、３０、６０、９０、１２０、１８０ｍｉｎ记录水平入渗距离和垂直入渗距离：水平入渗距离可用直尺直接量取；垂直入渗时，由于

8、干、湿土壤分界线可在玻璃箱上明显看到，故可通过先在玻璃箱上用记号笔