倪東寧，李瑞平，史海濱，苗慶豐，邊利軍，李茂華

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018；2.烏蘭布和灌域管理局沙區(qū)灌溉試驗(yàn)站，內(nèi)蒙古巴彥高勒015200；3.內(nèi)蒙古巴彥淖爾市磴口縣水務(wù)局，內(nèi)蒙古巴彥高勒015200）

灌水溝微地形及斷面形狀變異性對(duì)灌水質(zhì)量影響及敏感性分析

倪東寧1，李瑞平1，史海濱1，苗慶豐1，邊利軍2，李茂華3

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018；2.烏蘭布和灌域管理局沙區(qū)灌溉試驗(yàn)站，內(nèi)蒙古巴彥高勒015200；3.內(nèi)蒙古巴彥淖爾市磴口縣水務(wù)局，內(nèi)蒙古巴彥高勒015200）

為研究溝灌受水界面的時(shí)空變異性對(duì)灌水質(zhì)量的影響，本文通過田間試驗(yàn)測試了灌水前后溝底微地形及斷面形狀的變化情況，并對(duì)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果表明：隨時(shí)間推移，在灌水等多因素的影響下，表征溝底微地形起伏狀況的Sd值呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，平均由3.45降至1.17，變異性逐漸減小，變異系數(shù)平均由0.17降至0.09，溝底微地形逐漸趨于平整；表征溝斷面形狀變異情況的P1值標(biāo)準(zhǔn)差及變異性呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，標(biāo)準(zhǔn)差平均由1.68增至1.95，變異系數(shù)平均由0.47增至0.53，但總體來說屬弱變異性；隨溝底相對(duì)高程及斷面形狀參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差的增加，灌水質(zhì)量指標(biāo)均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；通過敏感性分析，兩影響因素對(duì)灌水均勻度的影響大于灌水效率，平均敏感系數(shù)大9.46%和11.84%，且溝底微地形變異的影響大于溝斷面形狀變異。

溝灌；溝底微地形；溝斷面形狀；變異性；灌水均勻度；灌水效率；敏感系數(shù)

地面灌溉是目前世界上廣泛采用的灌水方式［1］，溝灌作為一種常用的地面灌水方式，因其具有對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的破壞性小、土壤入滲效果好、能夠保持作物壟面土質(zhì)疏松等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于玉米、棉花等寬行作物種植［2］。

由于我國目前的田間輸配水配套設(shè)施不夠完善、土地平整度低、灌溉技術(shù)要素不合理等，在綜合因素的影響下，田間灌水質(zhì)量不高，灌溉水浪費(fèi)問題嚴(yán)重［3］，這是一個(gè)亟待解決的問題。灌水質(zhì)量的評(píng)價(jià)一直是灌溉領(lǐng)域廣泛關(guān)注的問題之一［4－5］，其好壞受多重因素的綜合影響，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)此問題進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，白美?。?］等借助二維地面灌溉模型系統(tǒng)地評(píng)價(jià)了畦面微地形分布狀況及差異性對(duì)畦灌性能的影響，并得出其對(duì)畦灌性能的影響取決于畦面相對(duì)高程標(biāo)準(zhǔn)偏差；鄭和祥［7］等基于SIRMOD模型結(jié)合灌水定額、單寬流量和田面糙率等參數(shù)，研究了田面坡度對(duì)畦灌灌水性能的影響，并得出了不同組合條件下的適宜坡度值；Fangmeier等［8］借助一維地面灌溉模型SRFR模擬研究了田面平整度對(duì)畦灌灌水質(zhì)量的影響，并得出了定量的結(jié)論；王維漢［9］等模擬研究了畦灌糙率系數(shù)的變異規(guī)律對(duì)畦灌灌水質(zhì)量的影響，指出在實(shí)際的灌溉模擬及灌水效果評(píng)價(jià)中，糙率系數(shù)差異性對(duì)其影響不可忽略；聶衛(wèi)波［10］等基于SRFR地面灌溉模擬軟件，模擬研究了區(qū)域尺度內(nèi)畦溝灌溉各灌水技術(shù)要素對(duì)灌水質(zhì)量的影響，并進(jìn)行了定量的組合和優(yōu)化；可見，國內(nèi)外主要針對(duì)畦灌條件下各要素的變異性對(duì)灌水質(zhì)量的影響進(jìn)行了大量研究，而對(duì)溝灌的研究甚少，同時(shí)針對(duì)溝灌受水界面的時(shí)空變異性對(duì)溝灌性能影響的研究就更鮮有報(bào)道。本文根據(jù)田間實(shí)測數(shù)據(jù)，利用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法定量描述了灌水溝微地形和斷面形狀的時(shí)空變異規(guī)律及其對(duì)灌水指標(biāo)的影響，同時(shí)在定性分析的基礎(chǔ)上定量描述了灌水質(zhì)量指標(biāo)對(duì)受水界面時(shí)空變異的敏感性，這也為溝灌灌水效果評(píng)價(jià)與管理中如何考慮受水界面的時(shí)空變異性提供科學(xué)依據(jù)，為溝灌的田間設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考，對(duì)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)在內(nèi)蒙古自治區(qū)河套灌區(qū)磴口縣壩楞村節(jié)水示范基地進(jìn)行，該地區(qū)屬典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫7.6℃，風(fēng)速2.75 m·s－1，降雨量142.1 mm，蒸發(fā)量2 346.4 mm。試驗(yàn)田0～100 cm土壤質(zhì)地為砂質(zhì)黏壤土、黏壤土和粉質(zhì)黏壤土，土壤平均容重1.48 g·cm－3；耕作層凋萎系數(shù)8%左右，田間持水量21.4%，灌溉水引自黃河水源，含泥沙量較大，平均礦化度0.320 g·L－1，pH值8.1。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)播種前對(duì)試驗(yàn)田進(jìn)行平地、耙地疏松表層土壤，采用內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)自行研制的一體式開溝機(jī)進(jìn)行開溝起壟后進(jìn)行人工修整，種植模式為小麥／玉米套種畦溝結(jié)合灌溉模式，一條玉米條帶包含兩條灌水溝，溝尾閉合；溝斷面設(shè)計(jì)規(guī)格為溝頂寬45 cm、溝底寬30 cm，溝深30 cm，灌水溝長50 m。從田間毛渠取水按灌水定額進(jìn)行灌溉，在試驗(yàn)田靠渠一側(cè)修筑土埂進(jìn)行分流灌溉，為了保證入溝流量的穩(wěn)定性，在各田塊入水口處填筑一儲(chǔ)水槽，采用三角形量水堰測定入溝流量，選定其中14條灌水溝進(jìn)行灌水試驗(yàn)，水流推進(jìn)至溝尾后5min關(guān)口，單溝流量在1.2～1.5 L·s－1之間。

1.2.2 測定項(xiàng)目與方法在玉米苗期和拔節(jié)期共進(jìn)行3次灌水試驗(yàn)，灌水前后分別采用DS－3型水準(zhǔn)儀和自制溝斷面測量儀器，由溝首開始，每隔5 m進(jìn)行灌水溝底相對(duì)高程和斷面形狀的測量；由于溝灌過程中，水分主要借助土壤毛細(xì)管作用從溝底和溝壁向周圍滲透而濕潤土壤，本研究過程中沿灌水溝方向，分別在10 m、25 m和40 m處，每次灌水前后在壟頂、溝底分別取樣用烘干法測含水率，取樣深度100 cm，每20 cm為一層。

1.3 評(píng)價(jià)分析方法

1.3.1 溝底相對(duì)高程變異評(píng)價(jià)灌水溝底微地形反映了灌水溝起伏狀況，本研究采用平整精度指標(biāo)Sd值予以定量描述，即：

式中，Sd為溝底相對(duì)高程標(biāo)準(zhǔn)差（cm）；hi為第i個(gè)測點(diǎn)的相對(duì)高程（cm）；為第i個(gè)測點(diǎn)的相對(duì)期望高程（cm），一般為該點(diǎn)的平均設(shè)計(jì)高程，n為沿灌水溝水流方向所有測點(diǎn)的數(shù)量。

1.3.2 溝斷面形狀參數(shù)計(jì)算根據(jù)田間數(shù)據(jù)，用圖示法把灌水溝深度以1 cm為步長進(jìn)行等分，得到各個(gè)對(duì)應(yīng)深度的過水?dāng)嗝婷娣e值、濕周長度值；假定灌水溝的深度與濕周，深度與面積之間呈冪函數(shù)［12］，即：

結(jié)合式（2）、式（3）得出水力學(xué)斷面經(jīng)驗(yàn)公式：

式中，A為斷面橫斷面積（cm2）；WP為斷面濕周長（cm）；R為水力半徑（cm）；y為灌水溝深度（cm）；P1、P2為溝斷面形狀參數(shù)，無量綱。

1.3.3 灌水質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)本文采用常用灌水質(zhì)量指標(biāo)灌水效率Ea和灌水均勻度Du評(píng)價(jià)溝灌灌水質(zhì)量，即：

式中，Ea為灌水效率（%）；Du為灌水均勻度（%）；Zn為作物根系貯水層內(nèi)平均增加水深（mm）；Za為田塊的平均灌水水深（mm）；Zi為第i個(gè)計(jì)算點(diǎn)的入滲水深（mm）；為各計(jì)算入滲水深的平均值（mm），n為入滲水深計(jì)算點(diǎn)個(gè)數(shù)。

1.3.4 敏感性指標(biāo)計(jì)算敏感性分析是指從定量分析的角度，揭示有關(guān)因素發(fā)生某種變化后對(duì)某一個(gè)或一組項(xiàng)目的關(guān)鍵指標(biāo)影響程度的一種不確定分析，衡量其對(duì)該項(xiàng)目變異的敏感程度，表征敏感程度的指標(biāo)為敏感系數(shù)，其計(jì)算公式為：

式中，Δθi／θi為項(xiàng)目關(guān)鍵指標(biāo)的相對(duì)變化率；Δψi／ψ為有關(guān)影響因素的相對(duì)變化率。

2 結(jié)果與分析

2.1 溝底微地形變異特征

由表1可知，各灌水溝相對(duì)高程的標(biāo)準(zhǔn)偏差值Sd及變異系數(shù)Cv在整個(gè)觀測期間呈現(xiàn)出逐漸降低的變異過程。開溝后土壤處于較松散狀態(tài)，部分翻起的土塊散落到溝底，平整度較差，隨后受田間耕作的人為擾動(dòng)、降雨及表土自然固結(jié)沉降的影響，灌一水前測試發(fā)現(xiàn)，反映灌水溝底微地形起伏狀況的Sd值在2.04～6.40 cm之間變化，其均值為3.45 cm；反映灌水溝底相對(duì)高程空間變異程度的Cv值在0.10～0.33之間變化，均值為0.17（小于1），屬中等變異程度，綜合來看此時(shí)溝底微地形平整度較好。但此時(shí)土壤結(jié)構(gòu)仍然處于不穩(wěn)定狀態(tài)，表層土體仍較為松散，灌二水前受第一次灌溉時(shí)水流對(duì)表土的沖浸及浸泡作用使得疏松土壤沉降，沉降幅度在16.94%～32.84%，各灌水溝相對(duì)高程的標(biāo)準(zhǔn)偏差值Sd及變異系數(shù)Cv顯著減小，減小幅度分別為8.46%～58.33%和10.42%～69.70%，各灌水溝溝底微地形分布狀況發(fā)生了明顯變化。

由于第一次灌水的沖浸作用、觀測期間降雨及風(fēng)力等因素的綜合影響，第二次灌水前表土的固結(jié)沉降程度已基本穩(wěn)定，但河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌水的泥沙含量較大，加之灌水對(duì)灌水口處田面的沖刷，難免會(huì)有大量泥沙隨水流推進(jìn)流入灌水溝，同時(shí)產(chǎn)生對(duì)土壤孔隙的填充作用，進(jìn)而影響溝底微地形的變化及土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但通過上一次灌水輪次后實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能定量表征。通過實(shí)測資料，二水后所表現(xiàn)出的變化規(guī)律為溝底相對(duì)高程、標(biāo)準(zhǔn)偏差及變異系數(shù)均有一定程度的降低，此時(shí)溝底微地形更為平整，同時(shí)也說明第二次灌溉引起的表土沖浸和沉降作用對(duì)溝底微地形分布狀況的影響大為減弱，而水流對(duì)田塊的沖刷攜帶泥沙及灌溉水源的高泥沙含量是影響溝底微地形的重要因素。整體來看，各灌水溝灌水前后微地形平整程度較好，且縱向起伏狀況的差異不大。

表1 灌水溝相對(duì)高程統(tǒng)計(jì)特征值Table 1 The statistical characteristic values of relative elevation of furrow

2.2 溝斷面形狀變異特征

每次灌水隨水流沿溝運(yùn)動(dòng)，灌水溝形狀在土壤侵蝕及固結(jié)沉降等作用下不斷發(fā)生變化，而由于斷面形狀的突變?cè)斐傻男兴缑娌灰?guī)則會(huì)導(dǎo)致水流推進(jìn)時(shí)間延長，進(jìn)而影響灌水質(zhì)量，所以溝灌評(píng)價(jià)中，測量壟溝橫斷面的幾何形狀是非常必要的。

有研究表明，對(duì)于大多數(shù)溝灌條件來說，溝水力學(xué)對(duì)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)P2的變化不敏感，且通常取值在1.3～1.5之間［12］，本研究通過對(duì)14條灌水溝的2次斷面測量計(jì)算得出P2變化范圍1.326～1.471之間，變化較小，而P1值隨壟溝形狀和大小的變化較為明顯，故本文采用參數(shù)P1值來描述灌水溝斷面形狀的變異情況。

由表2溝斷面形狀變化統(tǒng)計(jì)特征值可知，各灌水溝內(nèi)反映溝斷面形狀變化情況的P1值變化較大，反映溝斷面形狀空間變異性的Cv值在0.27～0.62之間，總體來說變異性較弱，屬中等變異程度。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，二水前各統(tǒng)計(jì)值要明顯大于一水前，這是由于一水前斷面各處土壤較為松散，灌溉水在重力和毛管力作用下下滲浸潤土壤，同時(shí)在降雨、自然沉降等綜合因素的影響下，溝斷面形狀變化較大。

2.3 溝底微地形及溝斷面形狀變異對(duì)灌水質(zhì)量的影響

溝畦灌溉灌水質(zhì)量受多重因素的共同影響，彼此之間往往都具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，本研究根據(jù)田間實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算出每次灌水前后灌水質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)（文中灌水質(zhì)量指標(biāo)采用值為根據(jù)各次灌水前后壟頂和溝底含水率計(jì)算所得平均值），在定量的基礎(chǔ)上定性分析微地形及溝斷面形狀變異對(duì)灌水質(zhì)量的影響及兩者響應(yīng)關(guān)系。

2.3.1 溝底微地形變異對(duì)灌水質(zhì)量的影響在考慮單一因素對(duì)灌水質(zhì)量指標(biāo)影響時(shí)，很難說清其它因素對(duì)其的影響，同樣如果考慮多方面因素對(duì)灌水質(zhì)量的影響同樣很難說清問題，所以本文在大量田間試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，選擇其它因素相近且無顯著差異的溝道條件，取單因素對(duì)灌水質(zhì)量的影響進(jìn)行分析。以溝底高程的標(biāo)準(zhǔn)偏差值作為灌水溝微地形的量化指標(biāo)，選擇其它因素相近（土壤特性、單溝流量、縱坡、斷面形狀變異參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差等），溝底相對(duì)高程偏差Sd相差較大的4條灌水溝（F2、F5、F7、F9）進(jìn)行取樣對(duì)比分析（表3）。

灌水溝相對(duì)高程的標(biāo)準(zhǔn)偏差值Sd代表灌水溝底的起伏狀況，其值越大溝底平整度越低，這直接影響到水流推進(jìn)速度和灌水入滲歷時(shí)，進(jìn)而影響灌水質(zhì)量。由圖1可知，每次灌水前后灌水溝間灌水質(zhì)量指標(biāo)部分具有顯著性差異（P＜0.05），隨Sd值的增大，灌水效率及灌水均勻度值整體呈現(xiàn)出減小趨勢(shì)；各次灌水前后，灌水溝F5、F7、F9較F2的Sd值大28.41%～60.15%、22.44%～64.39%和47.15%～74.80%，相應(yīng)的平均灌水效率低1.52%～4.44%、1.09%～4.31%和2.13%～2.74%，平均灌水均勻度低1.75%～4.54%、1.25%～5.44%和3.38%～4.04%，可見溝底微地形變異對(duì)灌水質(zhì)量指標(biāo)影響顯著，且對(duì)灌水均勻度的影響大于灌水效率。

表2 溝斷面形狀變化統(tǒng)計(jì)特征值Table 2 The statistical characteristic values of furrow section shape change

表3 4條灌水溝相對(duì)高程統(tǒng)計(jì)特征值Table 3 The statistical characteristic values of relative elevation for four irrigation furrows

圖1 4條灌水溝灌水效率和灌水均勻度對(duì)比Fig.1 Comparison of irrigation efficiency and uniformity for four irrigation furrows

2.3.2 溝斷面形狀變異對(duì)灌水質(zhì)量的影響以溝斷面形狀參數(shù)P1的標(biāo)準(zhǔn)偏差值作為溝斷面形狀變異的量化指標(biāo)，選擇其它因素相近，溝斷面參數(shù)P1的標(biāo)準(zhǔn)偏差值Sd相差較大的3條灌水溝（F1、F8、F10）進(jìn)行取樣對(duì)比分析（表4）。由圖2可知各灌水溝灌水效率和灌水均勻度總體上隨溝斷面參數(shù)P1的標(biāo)準(zhǔn)偏差值Sd的增大呈現(xiàn)減小趨勢(shì)；灌一水前F1、F8的Sd值較F10分別高4.49%和8.99%，灌水后發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的平均灌水效率低0.24%～0.47%，平均灌水均勻度低1.05%～1.37%；灌二水前F1、F10的Sd值較F10分別高46.43%和11.22%，平均灌水效率低0.47%～0.71%，平均灌水均勻度低0.09%～1.29%，綜合來看溝斷面形狀的變異性對(duì)灌水均勻度的影響大于灌水效率。

表4 3條灌水溝斷面形狀參數(shù)P1統(tǒng)計(jì)特征值Table 4 The statistical characteristic values of the section shape parameter P1for three irrigation furrows

圖2 3條灌水溝灌水效率和灌水均勻度對(duì)比Fig.2 Comparison of irrigation efficiency and uniformity for three irrigation furrows

2.4 各影響因素變異對(duì)灌水質(zhì)量影響的敏感性分析

根據(jù)式（9），采用表征各溝相對(duì)高程變異情況及表征斷面形狀的形狀參數(shù)P1值變異情況的Sd值作為有關(guān)影響因素，灌水質(zhì)量指標(biāo)、灌水效率和灌水均勻度的變化率作為關(guān)鍵指標(biāo)。其中Δψi為表征各灌水溝溝底相對(duì)高程及斷面形狀參數(shù)變異情況對(duì)應(yīng)后一次灌水與前一次灌水Sd值的差值，ψi為對(duì)應(yīng)的前一次灌水Sd值；Δθi為各灌水溝后一次灌水與對(duì)應(yīng)前一次灌水質(zhì)量指標(biāo)的差值，θi為對(duì)應(yīng)的前一次灌水質(zhì)量指標(biāo)，平均敏感系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表5所示。

表5 灌水質(zhì)量指標(biāo)對(duì)各影響因素的敏感系數(shù)Table 5 The sensitivity coefficients of irrigation quality index to each influence factors

由表5可知，灌水均勻度對(duì)影響因素的敏感程度明顯大于灌水效率，各次灌水前后平均敏感系數(shù)大14.88%、4.04%和11.84%，這也進(jìn)一步說明兩影響因素對(duì)灌水均勻度的影響要大于對(duì)灌水效率的影響，且溝底微地形變異對(duì)灌水質(zhì)量的影響要大于溝斷面形狀；隨灌水次數(shù)的增加，微地形影響下兩灌水指標(biāo)的平均敏感系數(shù)分別下降41.07%和46.63%，原因是在多因素作用下微地形變異趨于穩(wěn)定，對(duì)灌水質(zhì)量指標(biāo)影響減弱，而針對(duì)溝斷面形狀隨灌水次數(shù)增加的變異情況對(duì)灌水質(zhì)量的影響還有待于進(jìn)一步研究。

3 討論與結(jié)論

灌水質(zhì)量受多因素的影響，主要包括入口流量、改口成數(shù)、溝（畦）長、溝（畦）寬、田面縱坡和土壤特征參數(shù)等［12］，而針對(duì)溝灌，受水界面的壟溝條件是影響灌水質(zhì)量的又一重要因素［13－14］，同時(shí)各因素又存在著顯著的變異性［15－17］。各技術(shù)要素和參數(shù)的變異性直接影響灌水質(zhì)量指標(biāo)，但完全消除這些影響是不現(xiàn)實(shí)的，因此進(jìn)行灌水質(zhì)量評(píng)價(jià)及其敏感性分析是提高灌溉管理水平、改善灌溉質(zhì)量的重要依據(jù)［18－19］。本文運(yùn)用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)灌水溝受水界面微地形起伏狀況及斷面形狀的時(shí)空變異性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，評(píng)價(jià)了其對(duì)溝灌系統(tǒng)灌水性能的影響，在定性分析的基礎(chǔ)上定量地描述了其對(duì)灌水質(zhì)量影響的敏感性。

溝底微地形及斷面形狀的變異程度是表征灌水溝穩(wěn)健性的主要指標(biāo)，同時(shí)在其它因素相近的情況下，溝底微地形及斷面形狀的變異性對(duì)溝灌灌水性能影響顯著，通過觀測值統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，Sd值的變化與變異系數(shù)Cv值呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，隨灌水次數(shù)增加，表征灌水溝微地形變異的Sd值平均減小幅度為48.70%，相應(yīng)的Cv值減小幅度為47.06%，而表征斷面形狀變異性的Sd值平均增加幅度為16.07%，Cv值增加幅度為12.77%，說明隨灌水次數(shù)的增加在一定程度上使得溝底微地形趨于平整和穩(wěn)定，而使灌水溝形狀變化趨于不規(guī)則；同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)灌水質(zhì)量指標(biāo)均隨Sd值的增大而呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，且溝底微地形對(duì)其影響更為顯著，這與朱霞等［13］的研究成果具有一定的一致性。通過敏感性分析發(fā)現(xiàn)，灌水均勻度變化對(duì)兩因素變異性的敏感度大于灌水效率，平均敏感系數(shù)值大9.46%和11.84%。綜上可見溝底微地形及溝斷面的時(shí)空變異性對(duì)灌水質(zhì)量的影響顯著，在溝灌灌水效果評(píng)價(jià)及灌溉技術(shù)要素優(yōu)化時(shí)應(yīng)加以考慮和重視。

本試驗(yàn)研究是在黏壤土質(zhì)地田塊上進(jìn)行，而不同類型土壤的耕性、結(jié)構(gòu)性及穩(wěn)定性等具有很大的差異，針對(duì)其它類型土有待于進(jìn)一步研究；同時(shí)灌水過程溝底微地形和斷面形狀的變異必然會(huì)影響到溝道坡降的變化，而對(duì)于坡降的影響本研究沒有進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的研究，后續(xù)研究中應(yīng)加以考慮。但本研究所得相關(guān)成果和研究方法具有普適性，可為今后溝灌灌水性能的評(píng)價(jià)及溝灌灌溉系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和管理提供參考。

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Effects of furrow microtopography and variability of section shape on irrigation quality and sensitivity analysis

NIDong-ning1，LIRui-ping1，SHI Hai-bin1，MIAO Qing-feng1，BIAN Li-jun2，LI Mao-hua3
（1.Water Conservancy and Civil Engineering College，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot Inner Mongolia 010018，China；2.Sandy Area Irrigation Experiment Station，Ulanbuh Irrigation Field Administration，Bayannur，Inner Mongolia 015200，China；3.Water Authority of Bayannur Deng Kou，Bayannur，Inner Mongolia 015200，China）

In order to research the affect of spatial and temporal variability of furrow in water interface on irrigation quality，this paper made a statistical analysis to the measured data based on field experiments about variation of microtopography and section shape of furrow before and after irrigation.The results showed that：Over time，influence of irrigation and other factors，the Sdvalue that characterized furrow microtopography presented a decreasing trend and average reduced from 3.45 to1.17，and the variability decreasing.The coefficient of variation was reduced from 0.17 to 0.09，the microtopography was tended to flat gradually.The standard deviation of P1values that reflected the variation of the section shape showed an increasing trend，the standard deviation increased from 1.68 to 1.95，and the coefficient of variation increased from 0.47 to 0.53，but belonged to the weak variability.With the increase of the relative elevation of furrow bottom and the standard deviation of the section shape parameter，the irrigation quality indexes total showed a decreasing trend.Through the sensitivity analysis，the influence of two factors on irrigation uniformity was more than the irrigation efficiency，the average sensitivity coefficients were higher than 9.46%and 11.84%，and the effect of variation of microtopography was larger than section shape.

furrow irrigation；microtopography of furrow bottom；furrow section shape；variability；irrigation uniformity；irrigation efficiency；sensitivity coefficient

S275.3；S274.2

A

1000-7601（2016）06-0117-06

10.7606／j.issn.1000-7601.2016.06.18

2015-11-17

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAD29B03）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51369018；51269015）

倪東寧（1990—），男，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰市人，碩士研究生，主要從事節(jié)水灌溉理論與新技術(shù)研究。E-mail：ndn901021＠163.com。

史海濱（1961—），男，山西太谷人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事節(jié)水灌溉原理及應(yīng)用方面的研究。E-mail：shi-haibin＠sohu.com。