咸淡水交替溝灌條件下土壤水鹽運移特性研究.pdf

1、目前淡水資源短缺問題已經(jīng)成為世界上許多國家和地區(qū)所面臨的難題，在我國由于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水量不斷增加，淡水資源出現(xiàn)緊缺現(xiàn)象。為了解決農(nóng)業(yè)用水供需緊張的問題，在農(nóng)業(yè)灌溉中利用微咸水資源來解決淡水資源的短缺是一個新的途徑，但由于微咸水對土壤環(huán)境和作物生理有潛在的負面影響，故其同時也成為科研工作者面臨的一個新命題。 本論文在針對國內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉應用較為廣泛的咸水溝灌問題，建立在國內(nèi)外大量的咸水利用試驗研究結果和土壤水分運動和溶質運移理論

2、的基礎上，以求再現(xiàn)田間水流運動形態(tài)為目的，根據(jù)水力學相似原理建設溝灌試驗裝置進行室內(nèi)模擬試驗和理論分析為主要手段，設計了咸淡水交替灌溉的試驗研究，探索地表水流一土壤水分運動的耦合沿溝長方向上任意斷面處任意時刻的土壤水分分布規(guī)律以及咸淡水交替溝灌過程中土壤三維空間上鹽分的運移規(guī)律和分布狀態(tài)，揭示鹽分的累積與淋洗過程，提出針對咸淡水交替灌溉的最佳模式。 本研究試驗采用“二咸一淡”的交替灌溉方式，咸水分為1.5、5.0和10.0g/l

3、高、中、低三種不同的礦化度，試驗研究內(nèi)容主要包括地表水流運動規(guī)律研究、土壤水分入滲參數(shù)推求與驗證、土壤水分運動規(guī)律以及土壤鹽分運移分布規(guī)律四個部分，通過實驗規(guī)律測定和水鹽運動理論以及HYDRUS-2D水鹽運移模型進行分析研究，主要結論如下： (1)交替溝灌方式下土壤水分再分布過程的研究結果表明，灌水溝由于受到兩側溝灌水的影響，水分主要在剖面上的垂直方向上運動，側向滲入溝頂中土壤水量的比例較小，水分下滲深度較深，濕潤鋒位置在70c

4、m土層以下，且由灌水入滲造成的土壤水分再分布過程持續(xù)時間較長。在特定的邊界條件下利用HYDRUS-2D軟件研究單斷面溝灌水分二維入滲可以較好模擬溝灌條件下水分再分布規(guī)律； (2)本文采用地表水流運動模型與二維的非飽和土壤水分運動模型(HYDRUS-2D)迭代建立地表水與土壤水耦合運動溝灌模型，推求在灌溉過程中沿溝長方向上任一時刻處土壤垂向剖面上水分運動特性，對水流推進階段的土壤水分分布在入口處的斷面上作了較好的預測與驗證：

5、 (3)土壤鹽分的變化與土壤含水量密切相關，其運動變化的劇烈程度隨土壤含水率的減小而增加。咸水鹽分變化規(guī)律呈現(xiàn)“M”形，鹽分在土壤的表層累積比較嚴重，前兩次灌溉咸水結束后，鹽分的累積達到了最大，隨著灌溉次數(shù)的增加，鹽分累積有逐漸降低趨勢，特別是最后一次淡水的淋洗，鹽分迅速降低。由于“鹽隨水來，鹽隨水去”的運動規(guī)律，土壤表層鹽分由于強烈的蒸發(fā)作用累積嚴重。咸淡水交替灌溉過程中，在任一個斷面的不同位置，其鹽分在土壤剖面上累積量按“溝底-溝