【摘要】：由于人口增長(zhǎng),各方面用水需求也增加,但供水卻越來(lái)越困難。所以必須在灌溉農(nóng)業(yè)中使用新的技術(shù),在保持水資源量的情況下用更少的水生產(chǎn)更多的糧食。黃土洞腔技術(shù)可以幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者更好地控制雨水的應(yīng)用,從而有助于應(yīng)對(duì)這一供需水不均衡帶來(lái)的挑戰(zhàn)。黃土洞腔技術(shù)可以增加對(duì)降雨入滲的存蓄,從而解決我國(guó)西北黃土區(qū)農(nóng)業(yè)水資源短缺的問(wèn)題。本研究的目的是改善目前人們對(duì)黃土中地下土壤水分儲(chǔ)量和水分入滲率的認(rèn)識(shí)。為達(dá)到這一目的,在有或沒(méi)有采用腔體技術(shù)方法的情況下,分別在填充有粉質(zhì)粘壤土性質(zhì)黃土的兩個(gè)土柱上進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn),即滴水入滲和積水入滲實(shí)驗(yàn)。同時(shí),對(duì)于具有黃土洞腔的土柱實(shí)驗(yàn),使用HYDRUS-2D/3D 2.X軟件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)M,實(shí)驗(yàn)和模擬獲得了以下主要的成果:滴水入滲實(shí)驗(yàn)表明:(1)水分到達(dá)黃土洞腔的空腔層之前,同時(shí)間里,洞腔黃土中,垂直方向上土壤水分的濕潤(rùn)鋒位置分別為:35,36,39,41,45,46,49,50,54,55,58,59,63,64,68cm(洞腔黃土),對(duì)應(yīng)的無(wú)洞腔黃土為:37,38,42,44,47,48,52,53,56,58,62,63,66,67,70和71cm。而與之相反的是,在45度方向上,洞腔黃土土柱的潤(rùn)濕鋒運(yùn)動(dòng)速度則要高一些;(2)洞腔土柱入滲率為3.25-0.39 cm.h~(-1),隨高度降低而降低,而無(wú)洞腔土柱的入滲率變化是3.25-0.318 cm.h~(-1),比之洞腔土柱略有降低。(3)洞腔土柱在14和30 cm處的含水量高于無(wú)洞腔土柱對(duì)應(yīng)位置上的土壤含水量;(4)14,30,46和62 cm處水分含量的RMSE值分別為8.186,8.696,6.19和2.7 cm~3.cm~(-3),而EF值分別為-1.69,-0.21,0.41和-0.06。潤(rùn)濕鋒處的RMSE和EF分別為3.42cm和0.95,而在Hydrus2D/3D軟件的模擬中,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)顯示出更好的一致性。表明該模型在模擬黃土洞腔土柱水分運(yùn)動(dòng)遷移模式方面效果良好。滲透率的RMSE和EF值則分別為0.18cm.h~(-1)和0.94。積水入滲實(shí)驗(yàn)表明:(1)當(dāng)滲透發(fā)生時(shí),與無(wú)洞腔土柱(速率為0.408-0.241 cm min)相比,黃土洞腔(速率為0.358-0.208 cm.min~(-1))的存在顯著降低了水分的入滲速率;(2)同樣地,洞腔土柱的總累積滲透距離和潤(rùn)濕鋒(66和69cm)終止位置分別比無(wú)洞腔土柱(76和78cm)低。因此,洞腔的存在使得黃土洞腔層和周圍的土壤水分得到有效提高,深層滲漏的水分明顯減少;(3)Hydrus 2D/3D模型能夠預(yù)測(cè)洞腔黃土水分入滲遷移過(guò)程,而模擬的水分含量,濕潤(rùn)鋒位置,累積滲透率和入滲速率的均方根誤差分別為0.22-3.63 cm~3.cm~(-3),1.6至3.63cm,3.44cm和0.026cm.min~(-1)�？傮w而言,本研究的結(jié)果表明,黃土洞腔可以有效地增加淺層土壤中的水分存蓄量。此外,HYDRUS-2D/3D模型能夠模擬和預(yù)測(cè)不同情景下的黃土土壤水分運(yùn)動(dòng),雖然它對(duì)滴水入滲條件下的水分分布范圍略有低估。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S152.7

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