充分供水条件下膜孔入渗的Pip模型hli.pdfVIP

2003年 8月 ，灌溉排水学报 第 22卷第4期 JournalofIrrigationandDrainage ’ ’ ‘。 文章编号 ：1000—646X(2003)04—0018—04 充分供水条件下膜孔入渗的Philip模型 吴军虎 ，费 良军 ，李怀恩 (西安理工大学 水资源研究所 ，陕西 西安 710048) 摘 要 ：通过室 内垂直入渗和膜孔入渗试验 ，研究 了充分供水条件下膜孔入渗特性 ，建立 了充分供水条件下膜孔入 渗 的 Philip模型，分析 了膜孔入渗与一维垂直入渗之 间的关系，可 以由一维垂直入渗资料确定充分供水条件 下膜 孔入渗模型。 关 键 词 ：充分供水 ，膜孔入渗 ；点源入渗 ，膜孔灌溉 ；Philip模型 中图分类号 ：$275，0357．3 文献标识码 ：A 膜孔灌溉是在农 田地膜栽培 的基础上 ，利用地膜输水 ，通过膜孔渗入土壤对作物供水 的一种节水型地面 灌溉新技术 ，它具有节水 、灌水质量高和增产等特点 [1]。在灌水方式上 ，膜孔灌溉属于地面灌溉 ，但 由于水分 是通过仅 占整个 田面面积 3 ～5 以下 的膜孔面积渗入作物根系所处 的土壤 中，沿畦(沟)长方 向的入渗面 是不连续 的，其土壤水分入渗方式类似于滴灌 。对于单个膜孔而言，膜孔入渗与滴灌条件下 的点源入渗一样 ， 均属于局部浸润的空间三维入渗 。膜孔入渗与滴灌条件下点源入渗 的不 同之处在于 ：滴灌的土壤水分入渗是 非充分供水条件下 的点源入渗 ，而膜孔灌溉 中水流在 田面流动 ，膜孔上方有薄层积水 ，使供水能力始终大于 土壤的入渗能力，所 以膜孔入渗属于充分供水条件下的入渗 。另外，膜孔入渗并非严格意义上的点源入渗，其 受水面积 (即膜孔面积)的大小对膜孔入渗特性影响很大 ，但膜孔面积与整个湿润面积相 比非常小 ，因此 ，从 宏观上可 以把膜孔入渗看作充分供水条件下 的三维 “点源 ”入渗[2]。膜孔入渗特性与数学模型是进行膜孔灌 溉灌水方案设计和灌水质量评价的基础 。因此 ，开展充分供水条件下膜孔入渗特性与数学模型研究具有重要 的理论价值和生产意义 。 1 试验材料与试验方法 为 了研究探讨充分供水条件下膜孔入渗规律 ，利用充分供水点源入渗装置在室 内进行单点膜孔入渗试 验 ]。试验装置 由有机玻璃材料制成 ，长 ×宽 ×高为 40cm ×30cm ×40cm，利用改进 的马 氏瓶进行 自动供 水[4]，为 比较膜孔入渗与一维垂直入渗 的关系 ，在进行充分供水条件下膜孔入渗试验 的同时，又进行 了相 同 土壤条件下的垂直土柱入渗试验 ，垂直土柱为圆柱体，直径 9．8cm，高 100cm。 试验土样采 自陕西省定边粮副基地 ，其土壤基本物理参数如表 1所示 。试验土样经风干 、粉碎 、过筛 ，按 预定 的含水量配水后分层装入试验土箱 。对膜孔直径分别为 2、3、3．5…456cm 的膜孔进行入渗试验 (其 中 以膜孔直径 3．5cm 的入渗资料进行模型验证)，在进行试验时，将 1／4膜孔置于A点，按照先密后疏的时间 间隔在入渗 1、3、5、…、3O、35、…、80、90rain时 (共 19个数据点)通过马 氏瓶读取 累积入渗量 ，由装置 的 ABCD面或 ABba面绘出湿润体的形状并测量垂直湿润深度和水平湿润半径随入渗时间的变化，同时，又进 行 了相 同土壤条件下 的垂直土柱入渗试验 。 收稿 日期 ：2003—06—16 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目；陕西省 “九五”攻关项 目(95K04一G4) 作者简介 ：吴军虎 (1974一)，男，博士 ，主要从事水文水资源与节水灌溉方面的理论和技术研究 18 表 1 试验土壤基本物理参数表 2 充分供水条件下膜孔入渗特性 1000 2．1 充分供水条件下累积入渗量 g 图 1为实测 的不 同膜孔直径条件下 的膜孔累积