理论教育 滴头流量与灌水量对土壤盐分运移的影响

滴头流量与灌水量对土壤盐分运移的影响

更新时间:2025-01-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:原因是交汇区作为两个相邻滴头处的湿润锋运移交汇的重叠部分,由水平湿润锋携带的盐分同时聚集在交汇区,所以在交汇区中心盐分较多[26]。所以灌水量也是影响盐分运移的一个重要因素。在相同的灌水量下,小滴头流量在单点源处和交汇区的垂直方向对盐分的淋洗效果更明显,较大滴头流量正好相反。滴头流量较小不利于土壤水平脱盐,较高流量会产生地表径流。

滴灌过程中,以滴头为中心,水分向土壤的四周扩散,盐分随水逐渐向远离点源的方向扩散,最后积聚在湿润锋的边缘,充分体现了“盐随水动”的规律。在双点源交汇区,由于是湿润锋之间相互叠加,水分分布复杂,盐分分布更复杂。

滴头流量是滴灌系统设计的一个重要设计参数,也是影响滴灌条件下盐分运移的重要因素。在盐碱地上交汇界面上水盐含量情况影响到种植在其附近作物的生长,所以研究交汇界面的水盐分布对生产具有一定的实际意义。相同灌水量,不同滴头流量下,滴水结束后单点源及交汇区的盐分分布如图5-17、图5-18所示。

图5-17 不同滴头流量单点源处含盐率分布等值线

(a)灌水量10L、3L/h;(b)灌水量10L、2L/h;(c) 灌水量10L、1L/h

图5-18 不同滴头流量交汇区含盐率分布等值线(www.daowen.com)

(a)灌水量10L、3L/h;(b)灌水量10L、2L/h;(c)灌水量10L、1L/h

图5-17中(0,0)点表示滴头处,图5-18中(0,0)点为交汇区的中心。横轴表示水平距离(cm),纵轴表示垂直深度(cm)。从两图中可以看出单点源与交汇区盐分分布相比,在同一空间位置上,单点源处的盐分要低于相同湿润位置的交汇区盐分。原因是交汇区作为两个相邻滴头处的湿润锋运移交汇的重叠部分,由水平湿润锋携带的盐分同时聚集在交汇区,所以在交汇区中心盐分较多[26]。随着交汇入渗时间的继续延长,交汇区两侧水势梯度及重力势增大的情况下使交汇湿润锋宽度增加,入渗深度加大,盐分顺着湿润锋扩展的方向运移,在交汇区的两端和深层累积。盐分主要累积在单点源处35~40cm深度及交汇区的30~40cm深度,水平方向积聚在距交汇中心15~20cm处。点源处水平方向盐分分布与交汇区具有相似的规律,距离单点源越远,盐分累积越多,盐分始终在湿润体的边缘处累积。

如图5-17、图5-18所示盐分在滴头处及交汇峰的剖面分布中,若按照含盐率低于0.5%的土壤深度为脱盐深度的标准,3L/h的流量在滴头下方脱盐深度为28cm,交汇区脱盐深度为25cm。2L/h的流量在滴头下方脱盐深度为32cm,交汇区为30cm。1L/h的流量在单点源处脱盐深度为36cm,交汇区为32cm。在水平方向上,较大的滴头流量在滴头处和交汇区的脱盐宽度大于小滴头流量3L/h、2L/h、1L/h在点源处脱盐距离为34cm、30cm、26cm,在交汇区处脱盐距离为32cm、30cm、26cm,相同流量在点源处和交汇区的水平脱盐区域相近,交汇后水分分布均匀。在相同的灌水量下,小滴头流量在单点源处和交汇区的垂直方向对盐分的淋洗效果更明显,较大滴头流量正好相反。原因是本试验土壤为盐碱土,盐碱土的入渗强度较弱,当滴头流量较大时,供水强度大于入渗强度,水分在重力作用下在土壤大毛管中移动,小毛管中的水分为相对不动水体,此时细小的毛管中的盐分得不到淋洗,故淋洗水效率较低。滴头流量较小不利于土壤水平脱盐,较高流量会产生地表径流。综合来讲2L/h的滴头流量无论在土壤水平还是垂直方向脱盐效果最好,适合当地滴灌参数选择。

双点源滴灌在交汇区的入渗水分较多,是两个单点源的水分产生叠加、交汇的结果,湿润体的水分均匀性较好。由于交汇湿润锋位于两滴头之间,湿润锋相互重叠,使盐分的侧向移动逐渐过渡到向垂直方向移动,形成一个平面整体洗盐。可以推测若灌水量较小或者滴头间距过大,两个滴头所淋洗的土壤盐分就会侧向运移到交汇处累积,且高于土壤初始含盐率。所以灌水量也是影响盐分运移的一个重要因素。

图5-19 不同灌水量土壤盐分垂向分布

如图5-19所示,以滴头流量为1L/h为例入渗时间分别是3h、5h,因为是双点源滴灌,所以灌水量分别为6L、10L。试验前土壤混合均匀,假设土槽中不同土层深度的初始盐分含量相同。经过滴水后,可以看出其中10 L水量的淋洗深度为50cm,6L水量在40~50cm处盐分几乎没有变化,可以判断淋洗深度基本在40cm处。若按照耐盐度为0.5%计算,灌水量6L的脱盐深度为20cm,10L的脱盐深度30cm。随着灌水量的增加,剖面上层土壤盐分逐渐减少,并在土壤底部累积 ,高于土壤初始含盐率值。因此,灌水量是控制土壤盐分累积的一个重要因素。只有达到一定的灌水量,盐碱土中的盐分才会得到充分淋洗,从而有利于作物的正常生长。

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