溝灌是我國目前地面灌溉的主要方式之一,與微灌、噴灌等一些壓力灌溉相比,溝灌具有設施簡單、便于實施、成本低等優(yōu)點,但也存在水資源浪費、灌溉效率低等問題。同時,我國是農業(yè)大國,農業(yè)用水占比高,約為全國用水的62%。因此,研究溝灌,提高灌溉效率,實現節(jié)約用水,有助于緩解我國嚴重的用水供需矛盾。溝灌灌水過程中涉及的數學模型大都是非線性偏微分方程,在較為復雜的條件下,很難找到方程的精確解,最有效的辦法是采用數值計算方法求其數值解。本文主要針對溝灌灌水過程中的地表水流運動和土壤水分運動以及兩者耦合模型進行算法構造和數值模擬,主要工作和成果如下:（1）本文根據溝灌灌水過程中地表水流運動的特點,在水量平衡原理的基礎上,選用零慣量模型描述其運動過程。對于零慣量模型的求解,首先設計網格剖分,其次對基本方程用Preissmann四點加權隱式差分格式進行離散,然后用Newton-Raphson法和普賴斯曼雙向掃描法進行求解,最后得到地表水流運動的推進過程。計算結果表明,本文方法能較好的模擬溝灌灌水時的地表水流運動過程。（2）本文根據溝灌灌水過程中土壤水分運動的特點,在非飽和土壤水分運動理論的基礎上,選用Ric... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

溝灌模型示意圖及其幾何特征

??形成的控制體，其次每個單元的空間位置必須固定不變。如圖２－２所示，表示兩個連續(xù)??時刻的地表和地下水深輪廓線，虛線表示＾時刻的地表和地下水深輪廓線，實線表示？ｉ＋１??時刻的地表和地下水深輪廓線。在圖２－２中取出一典型單元，如圖２－４所示，符號??ｙ、＿７＿＋ｉ為位置坐標，ｈ?＆＋１為時間坐標。將所有單元上的計算結果繪成時－空平??面圖，如圖２－３所示。圖２－３中水流推進曲線是推進階段水流前鋒到達不同位置和所需??時間的曲線變化圖，退水曲線是退水尾鋒消退到不同位置和所需時間的曲線變化圖。??Ａ?時刻地表水深輪廓線??＾％?時刻地表水深輪廓線??Ａｖ?Ａｙ?Ａｖ?＇＇、、???????￣￣ｊ－＾

單元格個數固定不變。在退水階段，隨著水流消退，單元格個數逐漸減少。??２．３．１典型單元格??在圖２－３時間－空間差分網格中，我們可以清楚地知道單元格分為兩種形式：矩形單??元和三角單元。在不同時刻，根據求解區(qū)域和邊界的特性，對于所有的單元格，我們可??以將其大致分為７種類型單元格，即單元格Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、Ｗ。這７種單元??格就是本文所說的典型單元格。對基本方程（２．１）和（２．２）在這７種單元格上進行離散，然??后根據時間劃分，可逐時段寫出各時刻的基本方程（２．１）和（２．２）對應離散格式。典型單元??格上的具體離散格式如下：??（１）矩形單元Ｉ?：??連續(xù)方程（２．１）和運動方程（２．２）在單元Ｉ積分，可以得到它們如下的離散格式??連續(xù)方程：??［＆｛Ｑｌ?－Ｑｒ）＋｛＾￣?＾＼Ｑｊ?－?Ｑｍ?＋Ｚｌ￣?Ａｊ￣Ｚｊ）＋＾￣?＋?Ｚｒ￣Ａｍ￣Ｚｍ?）］Ａｙ?＝?０??（２．８）??運動方程：??儒？纖］－??１０??


本文編號：2907808