山西省地面畦灌优化灌水技术参数手册

《山西省地面畦灌优化灌水技术参数手册》基于黄土高原区20多年来的规模化大田耕作土壤入渗和灌水试验，在充分分析影响土壤入渗参数和灌水效果的各种因素的基础上，建立了地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型，即从土壤水分入渗参数预测开始，通过畦灌灌水过程和效果模拟、灌水技术参数优化等，实现了用易获得的大田土壤常规理化参数直接预测地面畦灌灌水技术参数的一体化过程。同时，针对山西省主要土壤类型，提出了可供广大农民直接应用的不同灌水条件下的畦灌优化灌水技术参数。另外，还提出了一些提高特殊灌水条件下灌溉效果的措施。

前言
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2 研究意义 2
1.3 地面灌溉理论的研究动态 3
1.3.1 土壤水分入渗理论与参数研究动态 3
1.3.2 地面灌溉水流运动理论与数值模拟研究动态 14
1.3.3 地面灌溉水流运动效果优化理论研究现状 17
1.3.4 畦灌灌水技术参数优化研究动态 19
1.4 研究方案 21
1.4.1 研究目标 21
1.4.2 研究内容 21
1.4.3 技术路线 21
第2章 试验条件与方法 23
2.1 气候条件 23
2.2 研究区土壤条件 23
2.2.1 土壤条件概述 23
2.2.2 土壤质地 25
2.2.3 土壤结构 25
2.2.4 土壤含水率 26
2.2.5 土壤含盐量 26
2.2.6 土壤有机质 27
2.2.7 土壤的其他理化参数 28
2.3 试验方案 29
2.3.1 大田土壤水分入渗参数预测试验方案设计 29
2.3.2 畦灌田面水流运动验证试验方案设计 30
2.4 试验仪器 31
2.4.1 大田双套环垂直入渗仪 31
2.4.2 其他仪器 31
2.5 试验方法 32
2.5.1 大田土壤水分入渗试验方法 32
2.5.2 畦灌灌水试验方法 32
第3章 土壤水分入渗参数预测模型 33
3.1 土壤水分入渗特性的主要影响因素 33
3.1.1 土壤质地对土壤水分入渗特性的影响 33
3.1.2 土壤结构对土壤水分入渗特性的影响 37
3.1.3 土壤含水率对土壤水分入渗的影响 43
3.1.4 土壤含盐量对土壤水分入渗特性的影响 47
3.1.5 土壤温度对土壤水分入渗特性的影响 49
3.1.6 土壤有机质含量对土壤水分入渗特性的影响 51
3.2 土壤入渗参数线性预测模型 54
3.2.1 线性预测方法与过程 54
3.2.2 Kostiakov三参数入渗模型和Philip入渗模型参数预测精度的比较 59
3.2.3 土壤水分入渗过程预测模型 63
3.3 土壤入渗参数非线性预测模型 73
3.3.1 土壤入渗参数非线性预测模型与方法 73
3.3.2 土壤水分入渗参数的各种非线性预测模型 76
3.4 土壤入渗参数BP预测模型 88
3.4.1 BP预测模型的方法与过程 88
3.4.2 土壤水分入渗参数的BP预测模型 95
3.5 土壤入渗参数预测模型的比较 121
3.5.1 预测模型结构 121
3.5.2 预测模型比较分析 122
3.6 土壤水分入渗过程的预测 126
3.6.1 预测方法 126
3.6.2 土壤入渗模型参数预测实例 127
第4章 地面灌溉灌水过程模型与数值模拟 131
4.1 地面灌溉灌水过程概述 131
4.2 地面灌溉灌水过程模型 133
4.2.1 地面灌溉水流运动的全水流动力学模型 133
4.2.2 地面灌溉水流运动的零惯量模型 140
4.2.3 地面灌溉水流运动的运动波模型 141
4.3 地面灌溉灌水过程的零惯量模型数值模拟 141
4.3.1 零惯量模型的定解问题 141
4.3.2 灌水条件的近似、假定及有关参数的处理 143
4.3.3 定解问题的数值求解 144
4.3.4 零惯量水流运动模型的模型验证 150
4.4 地面灌溉灌水过程的运动波模型数值模拟 154
4.4.1 运动波模型的定解问题 154
4.4.2 定解问题的数值求解 154
4.4.3 地面灌溉水流运动波模型数值解的验证 156
第5章 地面灌溉灌水效果优化模型 159
5.1 地面灌溉灌水效果评价指标 159
5.2 地面灌溉灌水效果优化模型的构建 159
第6章 地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型 162
6.1 地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型的功能 162
6.2 地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型的结构 162
6.3 地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型的数据传输 163
6.4 地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型界面设计 164
6.4.1 软件的安装与启动 164
6.4.2 软件菜单 166
6.5 地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型应用实例 175
6.5.1 已知单宽流量条件下的优化畦长 175
6.5.2 已知畦长条件下的优化单宽流量 175
第7章 地面畦灌优化灌水技术参数 220
7.1 灌溉前土壤入渗参数的确定 220
7.1.1 灌溉前土壤理化参数的确定 220
7.1.2 灌水前土壤入渗参数的确定 224
7.2 灌水畦田参数分析与确定 227
7.3 灌水定额与灌水次序类别的确定 228
7.4 畦灌单宽流量参数 228
7.5 给定畦长情况下的优化单宽流量 228
7.5.1 优化方法 228
7.5.2 优化单宽流量结果 234
7.6 给定单宽流量情况下的优化畦长 234
7.6.1 优化方法 234
7.6.2 优化畦长结果 239
第8章 提高特殊灌水条件下灌溉效果的措施 240
8.1 土壤冻结条件下的灌溉 240
8.1.1 冻结土壤及其灌水过程的特点 240
8.1.2 提高冻结土壤灌水质量和效果的措施 261
8.2 强透水土壤条件下的灌溉 266
8.2.1 强透水土壤条件下灌水过程的特点 266
8.2.2 提高强透水土壤灌水质量和效果的措施 267
8.3 特弱透水土壤条件下的灌溉 267
8.3.1 特弱透水土壤条件下灌水过程的特点 267
8.3.2 提高特弱透水土壤灌水质量和效果的措施 268
8.4 洪水补源灌溉 268
8.4.1 洪水补源灌溉与水分补充灌溉 268
8.4.2 提高洪水补源灌溉效果的措施 269
参考文献 272
附录一 278
附录二 370