收稿日期： 2023-10-17； 修回日期： 2024-03-19； 網(wǎng)絡(luò)出版時間： 2024-01-16

網(wǎng)絡(luò)出版地址： https：//link.cnki.net/urlid/32.1814.th.20240115.1709.010

基金項(xiàng)目： 陜西水利科技計(jì)劃項(xiàng)目（2023slkj-2）

第一作者簡介： 樊倩雯（2000—），女，陜西三原人，博士研究生（fqw32857@163.com），主要從事節(jié)水灌溉研究.

通信作者簡介： 費(fèi)良軍（1963—），男，陜西藍(lán)田人，教授，博士生導(dǎo)師（feiliangjun2008@163.com），主要從事節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)水資源利用研究.

摘要： 為研究膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭4個因素對膜孔灌單向交匯入滲特性的影響，通過室內(nèi)土箱入滲試驗(yàn)資料來驗(yàn)證HYDRUS-3D模擬膜孔灌單向交匯入滲過程的可靠性，用HYDRUS-3D模擬不同膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭條件下的單向交匯入滲過程，分析各因素耦合條件下單向交匯入滲規(guī)律，分別建立了各影響因素與單位膜孔面積累積入滲量、交匯時間、交匯面面積之間的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?結(jié)果表明：4個因素對單位膜孔面積累積入滲量的影響程度從大到小依次為膜孔直徑、土壤初始體積含水率、膜孔間距、入滲水頭；對膜孔交匯入滲交匯發(fā)生時間的影響程度從大到小依次為膜孔間距、膜孔直徑、土壤初始體積含水率、入滲水頭；對入滲結(jié)束時交匯面濕潤體面積的影響程度從大到小依次為膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭.該研究結(jié)果可為確定最優(yōu)膜孔灌技術(shù)要素組合提供理論依據(jù).

關(guān)鍵詞： 膜孔灌；HYDRUS-3D；單向交匯；多因素；入滲特性

中圖分類號： S275.3" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A" 文章編號： 1674-8530（2024）06-0633-08

DOI：10.3969/j.issn.1674-8530.23.0208

樊倩雯，費(fèi)良軍，康守旋，等.多因素影響下膜孔灌單向交匯入滲特性［J］.排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2024，42（6）：633-640.

FAN Qianwen， FEI Liangjun， KANG Shouxuan， et al. Unidirectional intersection infiltration characteristics of film hole irrigation under influence of multiple factors［J］. Journal of drainage and irrigation machinery engineering（JDIME），2024，42（6）：633-640.（in Chinese）

Unidirectional intersection infiltration characteristics of film hole

irrigation under influence of multiple factors

FAN Qianwen1， FEI Liangjun1*， KANG Shouxuan1， PENG Youliang1， SUN Yunxiang1， LIU Nian2

（1. State Key Laboratory of Eco-hydraulics in Northwest Arid Region of China， Xi′an University of Technology， Xi′an， Shaanxi 710048， China; 2. Yulin Yuyang District Flood and Drought Disaster Prevention Center， Yulin， Shaanxi 719000， China）

Abstract： In order to study the effects of 4 factors （namely film hole diameter， film hole spacing， initial volume water content of soil and infiltration water head） on the unidirectional intersection infiltration characteristics of film hole irrigation， the reliability of HYDRUS-3D simulated unidirectional intersection infiltration process of film hole irrigation was verified by the infiltration test data of indoor soil box. The unidirectional intersection infiltration process under different pore diameters， pore spacings， initial volume water contents of soil， and infiltration water heads were simulated by HYDRUS-3D. The unidirectional intersection infiltration rules under the coupling conditions of various factors were analyzed， and the empirical models between each influencing factor and cumulative infiltration per unit pore area， intersection time， and intersection surface area were established. The results show that the influence degree of the 4 factors on cumulative infiltration per unit pore area from large to small is pore diameter， initial volume water content of soil， pore spacing， and infiltration water head. The degree of influence from large to small on the occurrence time of film pore intersection is as follows： film pore spacing， film pore diameter， initial volume water content of soil， and infiltration water head. At the end of infiltration， the degree of influence on the wet-body area at the intersection surface is as follows： pore diameter， pore spacing， initial volume water content of soil， and infiltration water head. The research results can provide a theoretical basis for determining the optimal combination of film hole irrigation technology elements.

Key words： film hole irrigation；HYDRUS-3D；unidirectional intersection；multiple factors；characteristic of infiltration

膜孔灌也稱膜孔滲灌，是充分供水條件下的三維入滲，灌溉水在塑料薄膜上流動，通過專用灌水孔和出苗孔進(jìn)入作物根區(qū)，其綜合了覆膜栽培、局部入滲、地面灌溉的特點(diǎn)，具有節(jié)水保墑、增溫保肥、抑制雜草、低投入、高產(chǎn)出等優(yōu)點(diǎn)，在中國北方旱區(qū)得到了廣泛應(yīng)用［1］.

國外在膜孔灌交匯入滲方面的研究很少，而在滴灌點(diǎn)源入滲方面有較多研究［2-4］，國內(nèi)關(guān)于膜孔灌交匯入滲已進(jìn)行了很多研究［5-7］.在入滲特性方面，學(xué)者們對清水、渾水、肥液膜孔灌交匯入滲單位膜孔面積累積入滲量、濕潤鋒運(yùn)移距離、入滲結(jié)束后水分的分布與再分布情況、氮素的分布情況做了大量研究，發(fā)現(xiàn)濕潤鋒運(yùn)移距離、單位膜孔面積累積入滲量均與入滲時間呈冪函數(shù)關(guān)系，入滲結(jié)束時土壤體積含水率、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量均隨與膜孔中心距離的增加而減小［8］.在影響因素方面，學(xué)者們主要研究了水源狀況、膜孔裝置情況、土壤質(zhì)地對入滲特性的影響.費(fèi)良軍等［9］研究了泥沙顆粒組成對膜孔灌單向交匯入滲特性的影響，發(fā)現(xiàn)單位膜孔面積累積入滲量、交匯面與自由面濕潤鋒運(yùn)移距離均隨物理性黏粒的增多而減少.王錦輝等［10］研究了不同膜孔直徑條件下膜孔灌單向交匯入滲特性，發(fā)現(xiàn)膜孔直徑與單位膜孔面積累積入滲量、交匯時間均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與自由面和交匯面的濕潤鋒運(yùn)移距離均呈正相關(guān)關(guān)系.周文等［11］研究了含沙率對單向交匯入滲的影響，發(fā)現(xiàn)入滲系數(shù)與含沙率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，入滲指數(shù)與含沙率呈正相關(guān)關(guān)系.董玉云等［12］研究了肥液濃度對膜孔灌單向交匯入滲的影響，發(fā)現(xiàn)土壤入滲水量、濕潤鋒運(yùn)移距離均與肥液濃度呈正相關(guān)關(guān)系，并建立了不同肥液濃度下入滲水量與濕潤鋒運(yùn)移距離模型.

關(guān)于單因素下膜孔灌單向交匯入滲已進(jìn)行了較多研究，而針對多因素耦合下單向交匯入滲特性的研究目前較匱乏.因此，開展不同膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭耦合條件下膜孔灌單向交匯入滲特性研究意義重大.

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)裝置

2023年4月在西安理工大學(xué)農(nóng)水大廳開展膜孔灌單向交匯入滲試驗(yàn).由于2個膜孔對稱布置，且同時供水，故交匯面為零通量面，只取裝置的1/2即可滿足模擬要求.單向交匯入滲試驗(yàn)裝置如圖1所示，主要包括馬氏瓶、土箱、膜孔裝置及橡膠管等.馬氏瓶內(nèi)徑為7 cm，高度為60 cm，由5 mm厚的有機(jī)玻璃制成.土箱長×寬×高為40 cm×12 cm×50 cm，由10 mm厚的有機(jī)玻璃制成.采用1/4膜孔面積的水室來模擬膜孔點(diǎn)源入滲，膜孔直徑為7 cm，入滲水頭為5 cm.其中A′B′C′D′為交匯面，abcd為自由面.

1.2" 室內(nèi)試驗(yàn)

供試土樣取自西安市高陵區(qū)，經(jīng)風(fēng)干后過2 mm篩，采用Mastersizer-2000型激光粒度分析儀測定其顆粒組成情況，黏粒粒徑為（0，0.002）mm，粉粒粒徑為［0.002，0.020）mm，砂粒粒徑為［0.020，2.000）mm，三者的體積分?jǐn)?shù)分別為2.969%，23.678%和73.352%.根據(jù)國際制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)，供試樣土為砂壤土，其初始質(zhì)量含水率為2.63%，飽和質(zhì)量含水率為37.48%，飽和導(dǎo)水率為0.012 cm/min.將砂壤土按容重1.37 g/cm3分層裝入土箱（每5 cm為一層），層間打毛，裝土高度為45 cm.將膜孔裝置固定于土箱一角，采用馬氏瓶進(jìn)行供水.采用先密后疏的時間間隔記錄馬氏瓶讀數(shù)和濕潤鋒運(yùn)移距離.入滲結(jié)束時采用土鉆取土，烘干法測定不同位置處土壤體積含水率.土箱入滲試驗(yàn)設(shè)置3組重復(fù).采用張力計(jì)測得土壤水吸力為33 kPa對應(yīng)的土壤體積含水率.

1.3" 數(shù)值模擬

文中利用HYDRUS-3D軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬過程包括3部分：① 采用一組室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證HYDRUS-3D的可靠性；② 用HYDRUS-3D模擬不同影響因素耦合作用下清水膜孔灌單向交匯入滲過程，建立單位膜孔面積累積入滲量與膜孔直徑、膜孔間距、壓力水頭、土壤初始體積含水率、入滲時間的關(guān)系模型；③ 采用2組驗(yàn)證試驗(yàn)（處理10，11）來驗(yàn)證所建關(guān)系模型的合理性.表1為模擬方案設(shè)計(jì)，表中D為膜孔直徑；B為膜孔間距；θ0為土壤初始體積含水率；H為入滲水頭.

兩膜孔入滲過程中濕潤體到達(dá)A′B′C′D′面發(fā)生交匯后形成零通量面.為簡化模型，考慮到膜孔布置的對稱性，取1/2膜孔間距為右邊界，建立直角坐標(biāo)系下的膜孔灌單向交匯入滲概念模型如圖2所示.圖中x，y為水平向坐標(biāo)，cm；z為垂向坐標(biāo)，cm.

建立膜孔灌單向交匯入滲數(shù)學(xué)模型為

θt=xK（h）hx+yK（h）hy+

zK（h）hz-K（h）z；

0≤x≤B2 ， 0≤y≤40 cm，

0≤z≤45 cm，t≥0；

h=H; 0≤x≤D2，0≤y≤D2，z=0，t≥0；

θ=θ0；0≤x≤B2，0≤y≤40 cm，

0≤z≤45 cm，t=0；

K（h）hz-1=0;D2≤x≤B2，

D2≤y≤40 cm，z=0，t≥0；

K（h）hz-1=0;0≤x≤B2，

0≤y≤40 cm，z=45 cm，t≥0；

xK（h）hx=0;x=0，0≤y≤40 cm，

0≤z≤45 cm，t≥0；

xK（h）hx=0;x=B2，

0≤y≤40 cm，0≤z≤45 cm，t≥0；

yK（h）hy=0;y=0，0≤x≤B2，

0≤z≤45 cm，t≥0；

yK（h）hy=0;y=40 cm，0≤x≤B2，

0≤z≤45 cm，t≥0；（1）

式中：t為入滲時間，min；θ為土壤體積含水率，cm3/cm3；h為負(fù)壓水頭，cm；K為導(dǎo)水率，cm/min.

土壤水分特征曲線選用VG-M模型，采用HYDRUS-3D軟件的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊預(yù)測土壤參數(shù)，將土壤機(jī)械組成、土壤水吸力為33，1 500 kPa（采用風(fēng)干土）對應(yīng)的土壤體積含水率作為輸入項(xiàng)，初步得到一套V-G方程參數(shù)，通過微調(diào)初始值進(jìn)行率定，直至模擬值與實(shí)測值相吻合，最終參數(shù)率定結(jié)果如下：滯留體積含水率為0.034 cm3/cm3；飽和體積含水率為0.51 cm3/cm3；進(jìn)氣吸力倒數(shù)為0.004 cm-1；模型參數(shù)n為1.65；飽和導(dǎo)水率為0.012 cm/min.

1.4" 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 26.0，Excel 2019進(jìn)行極差分析、回歸分析與數(shù)據(jù)處理，采用AutoCAD 2014讀取交匯面濕潤體面積.采用決定系數(shù)R2、均方根誤差RMSE、平均絕對誤差MAE和偏差百分比PBIAS來衡量試驗(yàn)觀測值與HYDRUS-3D模擬值的擬合程度.

2" 結(jié)果與分析

2.1" HYDRUS-3D模型驗(yàn)證

采用一組試驗(yàn)觀測結(jié)果與處理6的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比來驗(yàn)證HYDRUS-3D的可靠性.圖3為HYDRUS-3D模擬值與試驗(yàn)實(shí)測值對比，圖中I為單位膜孔面積累積入滲量，F(xiàn)1為自由面水平向濕潤鋒運(yùn)移距離，F(xiàn)2為aA′B′b面濕潤鋒運(yùn)移距離，F(xiàn)3為交匯面濕潤鋒運(yùn)移距離，下標(biāo)“水”和“垂”分別代表水平方向和垂直方向.由圖可知，I，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3隨入滲時間變化曲線的|PBIAS|均小于10.000%，RMSE，MAE均接近于0，表明擬合效果較好.

2.2" 多因素耦合下單位膜孔面積累積入滲量

圖4為各處理的單位膜孔面積累積入滲量I隨入滲時間的變化曲線.

由圖4可以看出，各處理的單位膜孔面積累積入滲量均隨入滲時間的推移而增加.在同一入滲時間，各處理的單位膜孔面積累積入滲量存在明顯差異，這表明膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭均對單位膜孔面積累積入滲量存在不同程度的影響.

為分析各影響因子對單位膜孔面積累積入滲量的影響程度，選用入滲時間分別為5，30和60 min的單位膜孔面積累積入滲量（I5，I30，I60）進(jìn)行極差分析，如表2所示，表中r為極差.可以看出5，30和60 min時各影響因子對單位膜孔面積累積入滲量的影響程度從大到小排列依次為膜孔直徑、土壤初始體積含水率、膜孔間距、入滲水頭.

采用多元回歸法，構(gòu)造膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭與單位膜孔面積累積入滲量、入滲時間的關(guān)系經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑?/p>

I=μDaBbθc0Hdte，（2）

式中：μ為入滲常數(shù)；a，b，c，d和e為各影響因子的指數(shù).

對式（2）進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，即

I=4.211 2D-0.720 7B0.150 2θ-0.077 30H0.027 4t0.739 6．（3）

擬合結(jié)果中決定系數(shù)R2為0.992，均方根誤差RMSE為0.099 cm，擬合精度較高.利用處理10，11對式（3）進(jìn)行驗(yàn)證，得到單位膜孔面積累積入滲量HYDRUS-3D模擬值與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算值對比如圖5所示.兩處理模擬值與計(jì)算值的相對誤差均在±9.871%以內(nèi)，擬合效果較好，表明所建立的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍茌^好反映各影響因素與單位膜孔面積累積入滲量、入滲時間的量化關(guān)系.

式（3）包括4個影響因子，它們之間的數(shù)量級、單位均不同，不能直接就其對單位膜孔面積累積入滲量的影響進(jìn)行比較，需先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理后膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率和入滲水頭的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為-0.187，0.023，-0.034和0.009.由此可看出，膜孔直徑對單位膜孔面積累積入滲量影響最大，土壤初始體積含水率次之，入滲水頭影響最?。荒た字睆健⑼寥莱跏俭w積含水率的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)均小于0，表明其與單位膜孔面積累積入滲量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；膜孔間距、入滲水頭的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)均大于0，表明其與單位膜孔面積累積入滲量呈正相關(guān)關(guān)系.

2.3" 多因素耦合下兩濕潤體交匯時間

各處理膜下濕潤體交匯時間依次為13.400，26.100，49.400，7.000，20.500，41.000，1.900，8.400和17.500 min，由此可以看出，不同處理?xiàng)l件下交匯時間差異明顯.為研究各影響因素對交匯時間的影響程度，對交匯時間進(jìn)行極差分析，具體結(jié)果如表3所示.表中t0為交匯時間.可以看出，各影響因子對交匯時間的影響程度從大到小依次為膜孔間距、膜孔直徑、土壤初始體積含水率、入滲水頭.

采用多元回歸法，建立交匯時間與各影響因素之間的關(guān)系模型為

t0=γDfBgθh0Hi，（4）

式中：γ為交匯時間系數(shù)；f，g，h，i為各影響因子的指數(shù).

對式（4）進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，即

t0=0.001 45D-1.992 3B4.368 5θ-0.158 90H-0.227 8.（5）

擬合結(jié)果中決定系數(shù)R2為0.956，均方根誤差RMSE為0.299 min，說明擬合度較好.利用處理10，11對式（5）進(jìn)行驗(yàn)證，其中，處理10的模擬值為12.400 min，計(jì)算值為11.550 min，相對誤差為6.85%；處理11的模擬值為45.500 min，計(jì)算值為48.755 min，相對誤差為-7.15%.2個處理模擬值與計(jì)算值的相對誤差均在±10.00%以內(nèi)，擬合效果較好，表明所建立的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蜉^好地反映各影響因素與交匯時間的量化關(guān)系.

將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理后膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率和入滲水頭的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為-0.596，0.765，-0.083和-0.079.由此可看出，膜孔間距對交匯時間影響最大；膜孔直徑、土壤初始體積含水率、入滲水頭與交匯時間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；膜孔間距與交匯時間呈正相關(guān)關(guān)系.

2.4" 入滲結(jié)束時交匯面濕潤體面積

圖6為各處理入滲結(jié)束時交匯面濕潤體面積S隨入滲時間的變化曲線.

為研究各影響因素對交匯面濕潤體面積的影響程度，選用入滲時間為50，90，120 min的交匯面面積（S50，S90，S120）進(jìn)行極差分析，結(jié)果如表4所示.可以看出，不同入滲時間下，各影響因素對交匯面濕潤體面積的影響程度由大到小排列依次為膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭.

采用多元回歸法，建立交匯面濕潤體面積與各影響因子、入滲時間之間的關(guān)系模型為

S=λDjBkθl0Hm（t-t0）n，（6）

式中：λ為交匯面濕潤體面積系數(shù)；j，k，l，m，n均為各影響因子的指數(shù).

對式（6）進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，即

S=15.972 7D0.975 8B-1.122 4θ0.128 90H-0.034 1（t-t0）0.921 6.（7）

其中入滲水頭系數(shù)對交匯面面積的影響不顯著（P＞0.05），故不考慮入滲水頭，重新建立交匯面面積與膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲時間的關(guān)系模型為

S=αDpBqθs0（t-t0）v，（8）

式中：α為交匯面濕潤體面積系數(shù)；p，q，s，v為各影響因子的指數(shù).

對式（8）進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，即

S=14.989 3D0.970 6B-1.115 5θ0.128 80（t-t0）0.921 8.（9）

擬合結(jié)果中決定系數(shù)R2為0.985，均方根誤差RMSE為0.156 cm2，擬合度較高.利用處理10，11對上述式（9）進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如圖7所示.

由圖7可以看出，2個處理模擬值與計(jì)算值的相對誤差均在±10.00%以內(nèi)，擬合效果較好，表明所建經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蜉^好地反映各影響因素與交匯面濕潤體面積、入滲時間的量化關(guān)系.將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理后膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.222，-0.146，0.047，表明膜孔直徑、土壤初始體積含水率均與交匯面濕潤體面積呈正相關(guān)，膜孔間距與交匯面濕潤體面積呈負(fù)相關(guān)，膜孔直徑對交匯面面積影響最為顯著.

3" 討" 論

研究表明，膜孔直徑對單位膜孔面積累積入滲量、交匯時間、交匯面面積的影響均極明顯.膜孔直徑越大，則累積入滲量越多，濕潤體發(fā)生交匯越快.入滲結(jié)束時交匯面面積越大，而單位膜孔面積累積入滲量越少，這主要是因?yàn)閱挝荒た酌娣e累積入滲量包括垂直入滲量與側(cè)滲量兩部分，而單位膜孔面積側(cè)滲量是膜孔周長與面積比值的正函數(shù)，膜孔直徑越大，則膜孔周長與面積的比值越小，單位面積側(cè)滲量也就越小，進(jìn)而單位膜孔面積累積入滲量就越小，此研究結(jié)果與王錦輝等［10］、劉利華等［13］一致.土壤初始體積含水率對單位膜孔面積累積入滲量、交匯時間及交匯面面積影響均較大，但影響程度弱于膜孔直徑，這是這主要是因?yàn)橥寥莱跏俭w積含水率對入滲過程的影響主要在入滲前期，入滲前期土壤含水率較小，濕潤鋒處水力梯度較大，入滲較快，而入滲進(jìn)行一段時間之后，濕潤體內(nèi)土壤體積含水率近乎飽和，初始體積含水率對入滲過程的影響微乎其微.土壤初始體積含水率越大，則單位膜孔面積累積入滲量越少，濕潤體發(fā)生交匯越快，入滲結(jié)束時交匯面面積越大，這主要是因?yàn)槌跏己试酱螅瑒t濕潤鋒處水力梯度越小，入滲減慢，從而使得單位膜孔面積累積入滲量減少，而初始體積含水率高的情況下，濕潤鋒向前運(yùn)移所需填補(bǔ)的土壤孔隙水分較少，因此濕潤鋒推移較快，發(fā)生交匯越快，此研究結(jié)果與LIU等［14］、介飛龍等［15］一致.膜孔間距對交匯時間影響極明顯，對單位膜孔面積累積入滲量影響程度弱于膜孔直徑，這是因?yàn)槟た组g距主要影響入滲后期，當(dāng)兩濕潤體發(fā)生交匯時，在入滲前期對入滲過程沒有影響.膜孔間距越大，則單位膜孔面積累積入滲量越大，而濕潤體發(fā)生交匯越慢，則入滲結(jié)束時交匯面面積越小，這主要是因?yàn)榻粎R入滲較自由入滲具有減滲作用，當(dāng)各濕潤體發(fā)生交匯時，交匯處形成零通量面，減弱了水分的側(cè)滲，而膜孔間距越大，發(fā)生交匯越慢，減弱水分側(cè)滲效果越?。?6］.入滲水頭越大，則單位膜孔面積累積入滲量越大，濕潤體發(fā)生交匯越快，入滲結(jié)束時交匯面面積越大，這主要是因?yàn)槿霛B水頭越大，水勢梯度越大，入滲速率越快，則入滲量越多.因?yàn)槿霛B水頭對單位膜孔面積累積入滲量、交匯時間、交匯面面積影響均不明顯，所以在確定灌水技術(shù)要素時可不考慮其影響.

4" 結(jié)" 論

1） 膜孔直徑、膜孔間距、土壤初始體積含水率、入滲水頭對單位膜孔面積累積入滲量的影響程度從大到小排序依次為膜孔直徑、土壤初始體積含水率、膜孔間距、入滲水頭.建立了各影響因素與單位膜孔面積累積入滲量、入滲時間之間的關(guān)系模型，擬合度較好.

2） 膜孔間距對交匯時間的影響最大，膜孔直徑次之，入滲水頭對其影響最小.建立了4個因素與濕潤體發(fā)生交匯時間的關(guān)系模型，決定系數(shù)為0.956，均方根誤差為0.299 min，經(jīng)驗(yàn)證交匯時間的模擬值與計(jì)算值相對誤差均在±10.00%之內(nèi)，所建模型擬合度較好.

3） 膜孔直徑、土壤初始體積含水率均與交匯面濕潤體面積呈正相關(guān)；膜孔間距與交匯面濕潤體面積呈負(fù)相關(guān)；膜孔直徑對交匯面面積影響最為顯著；入滲水頭對交匯面面積影響不大.

參考文獻(xiàn)（References）

［1］" 徐首先， 魏玉強(qiáng)， 聶新山， 等． 膜孔灌理論及實(shí)用技術(shù)初步研究［J］．水土保持研究， 1996， 3（3）： 23-29．

XU Shouxian， WEI Yuqiang， NIE Xinshan， et al. Theory of film hole irrigation and practical technology research［J］. Research of soil and water conservation， 1996， 3（3）： 23-29. （in Chinese）

［2］" ARDENTI F， ABALOS D， CAPRA F， et al. Matching crop row and dripline distance in subsurface drip irrigation increases yield and mitigates N2O emissions［J］. Field crops research， 2022， 289： 108732.

［3］" GUARDIA G， MONISTROL-ARCAS A， MONTOYA M， et al. Subsurface drip irrigation reduces CH4 emissions and ecosystem respiration compared to surface drip irrigation［J］. Agricultural water management， 2023， 285： 108380.

［4］" REYES-CABRERA J， ZOTARELLI L， DUKES M D， et al. Soil moisture distribution under drip irrigation and seepage for potato production［J］. Agricultural water management， 2016， 169： 183-192.

［5］" LI Y B， FAN Y W， LIU Y， et al. Influencing factors and simplified model of film hole irrigation［J］. Water， 2017， 9（7）： 543.

［6］" JIE F L， FEI L J， ZHONG Y， et al. Wetting body cha-racteristics and infiltration model of film hole irrigation［J］. Water， 2020， 12（5）： 1226.

［7］" SAEED M， MAHMOOD S. Application of film hole irrigation on borders for water saving and sunflower production［J］. Arabian journal for science and engineering， 2013， 38（6）： 1347-1358.

［8］" 董玉云， 王寶成， 費(fèi)良軍. 膜孔肥液單向交匯入滲水、氮運(yùn)移特性試驗(yàn)研究［J］. 中國農(nóng)村水利水電， 2015（6）： 91-94.

DONG Yuyun， WANG Baocheng， FEI Liangjun. Research on water and nitrogen transport characteristics under single-line interference film hole infiltration of ferti-lizer solution［J］. China rural water and hydropower， 2015（6）： 91-94. （in Chinese）

［9］" 費(fèi)良軍， 王錦輝. 泥沙粒度組成對渾水膜孔灌單向交匯入滲特性的影響［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2016， 47（4）： 105-112.

FEI Liangjun， WANG Jinhui. Effect of clay and sand grades on single-line interference infiltration characteris-tics of muddy water film hole irrigation［J］. Transactions of the CSAM， 2016， 47（4）： 105-112. （in Chinese）

［10］" 王錦輝， 費(fèi)良軍. 不同膜孔直徑的渾水膜孔灌單向交匯入滲特性［J］. 水土保持學(xué)報(bào)， 2016， 30（1）： 184-188.

WANG Jinhui， FEI Liangjun. Single-line interference infiltration characteristics of muddy water film hole irrigation of different film hole diameters［J］. Journal of soil and water conservation， 2016， 30（1）： 184-188. （in Chinese）

［11］" 周文， 曹琳， 王錦輝. 渾水膜孔灌單向交匯入滲特性試驗(yàn)研究［J］. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)， 2017， 35（7）： 627-633.

ZHOU Wen， CAO Lin， WANG Jinhui. Experimental study on single-line interference infiltration characteris-tics of muddy water film-hole irrigation［J］. Journal of drainage and irrigation machinery engineering， 2017， 35（7）： 627-633. （in Chinese）

［12］" 董玉云， 費(fèi)良軍， 任建民. 肥液濃度對膜孔單向交匯入滲水分運(yùn)移特性的影響［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2009， 27（6）： 83-88.

DONG Yuyun， FEI Liangjun， REN Jianmin. Influence of fertilizer solution concentration on water transport characteristics under film hole single-line interference infiltration［J］. Agricultural research in the arid areas， 2009， 27（6）： 83-88. （in Chinese）

［13］" 劉利華， 費(fèi)良軍， 陳琳， 等. 膜孔直徑對渾水膜孔灌土壤水氮運(yùn)移特性的影響［J］. 水土保持學(xué)報(bào)， 2018， 32（3）： 126-131.

LIU Lihua， FEI Liangjun， CHE Lin， et al. Effect of film hole diameter on transport characteristics of water and nitrogen in soil under film hole irrigation with muddy water［J］. Journal of soil and water conservation， 2018， 32（3）： 126-131. （in Chinese）

［14］" LIU L H， FEI L J， CHEN L， et al. Effects of initial soil moisture content on soil water and nitrogen transport under muddy water film hole infiltration［J］. Interna-tional journal of agricultural and biological engineering， 2021， 14（4）： 182-189.

［15］" 介飛龍， 費(fèi)良軍， 鐘韻， 等. 土壤初始含水率對膜孔灌濕潤體特征的影響［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2020， 36（14）： 174-181.

JIE Feilong， FEI Liangjun， ZHONG Yun， et al. Effect of initial soil water content on wetting body characteris-tics of film hole irrigation［J］. Transactions of the CSAE， 2020， 36（14）： 174-181. （in Chinese）

［16］" 費(fèi)良軍， 李發(fā)文， 吳軍虎. 膜孔灌單向交匯入滲濕潤體特性影響因素研究［J］. 水利學(xué)報(bào)， 2003， 34（5）： 62-68.

FEI Liangjun， LI Fawen， WU Junhu. Study on influen-tial factors of wetting soil characteristic under film hole single-line interference infiltration［J］. Journal of hydraulic engineering， 2003， 34（5）： 62-68. （in Chinese）

（責(zé)任編輯" 黃鑫鑫）