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沟灌是中耕作物常用的灌水技术,但灌水质量不高仍是目前存在的主要问题。为进一步提高沟灌灌水质量,本文采用试验研究、理论分析与数值模拟相结合的技术路线,分析了田面糙率对沟灌水流推进与灌水质量的影响,建立了估算入渗参数归一化因子的土壤传递函数,提出了典型农田沟灌灌水技术要素优化组合,取得了以下主要研究结论:(1)基于陕西省关中地区农田土壤实测资料,分析了土壤物理特性参数与入渗参数的空间变异性。结果表明,关中地区土壤黏粒、砂粒含量的空间变异性大于粉粒、容重;Kostiakov公式中入渗系数k具有较强的空间变异性,其变异系数为0.707,而入渗指数α的空间变异性相对较弱,其变异系数为0.372;说明一定程度上可借助入渗系数k来反映研究区域土壤入渗特性的空间变异性。(2)基于陕西省关中地区玉米地沟灌试验资料,采用数值反演方法估算了各试验农田土壤入渗参数与田面糙率值,并对其可靠性进行了验证。结果表明,根据反演所得参数值模拟的沟灌水流推进过程、沟首水深与田间实测值具有较高的一致性,其相对误差绝对值均值分别为3.90%和6.41%;说明利用沟灌水流推进过程和沟首水深数据,采用SIPAR_ID软件反演土壤入渗参数与田面糙率是可行的,且具有较高的可靠性。(3)采用数值模拟方法分析了田面糙率不同取值对沟灌水流推进过程与灌水质量影响。结果表明,各典型田块在田面糙率不同取值(n=0.041、0.075、0.178)条件下模拟所得水流推进过程曲线和灌水质量评价指标与实测值较为一致,其相对误差绝对值均值均小于14.00%;同时发现n=0.075时,其相对误差绝对值小于其他2种情景模式;说明田面糙率对沟灌水流推进过程与灌水质量影响相对较小,玉米地沟灌过程中田面糙率可采用0.075作为典型值。(4)建立了估算Kostiakov公式归一化因子F的土壤传递函数,分析了土壤入渗参数和田面糙率不同取值情况对沟灌灌水质量的影响,提出了典型农田沟灌灌水技术要素优化组合。结果表明,所建估算归一化因子的土壤传递函数具有较高的可靠性,其验证样本估算值与实际值的相对误差绝对值均值为3.12%;土壤入渗参数和田面糙率不同取值情况下验证样本综合灌水质量指标基本一致,进一步说明可借助入渗系数k来反映研究区域土壤入渗特性的空间变异性以及玉米地沟灌过程中田面糙率可采用0.075作为典型值;关中地区典型农田灌水技术要素组合推荐沟长不超过50m,入沟流量为3-4 1/s为宜,此优化结果仅适用于计划灌水定额为55mm,改水成数为1,沟尾闭合的情况,对于其他灌水定额条件下的沟长和入沟流量优化可采用类似方法优化研究需要指出的是本文研究过程中未考虑改水成数、田面平整度等因素对沟灌水流运动过程和灌水质量的影响;同时,研究成果中所推荐的沟长仅从提升沟灌灌水质量角度出发,未考虑农田机械耕作效率等因素,对于考虑更为复杂因素组合条件下的沟灌灌水技术要素组合,还需作进一步深入研究。