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地下滴灌是一种新型的高效节水灌溉技术。由于地下滴灌的滴头埋在土壤中,土壤物理参数的空间变异特征会影响地下滴灌毛管水力要素的空间分布和技术指标(滴头流量均匀系数、流量偏差率和压力偏差率)。本文采用试验、数值模拟和理论分析相结合的方法开展土壤空间变异性对地下滴灌毛管水力特性的研究,主要结论有: (1)根据田间试验数据,分析土壤初始含水率和土壤黏粒含量统计和空间分布特征,结果表明:土壤初始含水率和土壤黏粒含量均属于中等变异的范畴;土壤初始含水率为标准正态分布,土壤黏粒含量近似呈对数正态分布;根据半方差函数拟合结果,土壤初始含水率和黏粒含量符合球状模型,且均具有中等的空间相关性;Kriging插值图反映土壤初始含水率和土壤黏粒含量的空间分布情况。 (2)根据地下滴灌滴头流量计算公式,建立土壤空间变异性影响下的地下滴灌毛管水力要素计算模型;并构建了识别该模型中未知参数的优化模型,采用遗传算法求解优化模型;试验共布置16条毛管,其中14条毛管实测数据求解未知参数,其余2条毛管实测数据验证地下滴灌毛管水力要素计算模型。 (3)分析毛管管径、地面坡度、滴头间距、滴头个数、毛管长度、毛管入口压力、土壤初始含水率分布和土壤黏粒含量分布等因素对地下滴灌毛管沿程压力和滴头流量的影响。比较均质土和非均质土地下滴灌毛管沿程压力水头分布和各滴头流量分布情况。对比发现:土壤物理参数空间变异性对毛管压力水头的影响较小,而对滴头流量的分布影响较大,毛管上各滴头流量整体上分布趋势相似,但局部呈现随机性分布趋势。 (4)分析了土壤空间变异性下不同因素对地下滴灌灌水质量的影响。比较均质土和非均质土中地下滴灌毛管的灌水质量评价指标发现:由于土壤具有空间变异性,土壤中各物理参数分布的不均匀性,对毛管压力偏差率的影响不大,但对影响毛管上各滴头流量的分布影响很大,使得流量偏差率增大,灌水均匀系数减小,从而引起毛管的灌水质量下降。