灌溉排水模擬
正文
利用模型與原體運動相似的原理，對灌溉排水進行的模擬試驗。主要研究內容包括灌溉排水條件下的地面水、地下水和土壤水分、鹽分等運動規律，探討各要素之間的相互聯繫、影響和轉化，分析其動態特徵，尋求適宜的灌排工程規格標準，制定出合理可行的計算方法與運行方式，為灌溉排水的規劃設計以及管理運用提供科學依據。灌溉排水模擬，一般可分為兩種類型。物理模擬 利用模型與原體的物理相似性，而進行灌溉排水的模擬試驗。這種模擬能較好地反映研究對象的物理特徵，通過模擬試驗，揭示某些未知的重要客觀現象，顯示其內在規律。物理模擬可分為兩種。①直接物理模擬：用水流直接體現運動之間的相似性。例如模擬灌溉條件下，水在溝畦中的運動，可採用沙盤或具有一定寬度的土槽，作成形狀與大田相似的灌水溝和畦塊，通過放水觀測其流動過程中水舌向前推移和水分向下入滲情況；又如模擬渠道滲漏或溝（管）排水引起地段內地下水位升降以及滲流量變化，可採用砂土滲流槽模型。②間接物理模擬：通過測定電和熱在模型場內的傳導與分布，間接測定水流的運動。例如使用電阻網路模型來測定灌排條件下地下水位升降和滲流量變化等，近年來也開始用於預報灌排地區的水鹽動態。此外，還有利用粘滯液體在窄縫中流動與滲流相似而製成的狹縫槽模型，利用水阻力管代替不同性能滲透介質而製成的水力積分儀模型，和利用彈性材料作成的薄膜模擬裝置，用以測定溝、渠和機井影響範圍，以及田間地塊的地下水動態等。
數學模擬 用數學方程描述灌排條件下水流的運動，在給定的已知運動邊界條件下，通過解析法或數值計算，求解水流運動的規律，這種方法稱為數學模擬。利用常微分方程和複變函數保角變換等解恆定滲流問題，以及利用偏微分方程和拉普拉斯變換等解非恆定滲流問題，屬於解析解法；利用有限差分法、有限單元法和邊界元法等解恆定與非恆定流問題，則屬於數值解法。隨著近代計算技術的發展，電子計算機套用的普及，數值解法在灌溉排水數學模擬方面得到越來越廣泛的套用，對於解析法難以求解的複雜問題，數值法有其顯著的優越性，但數值模擬結果，還須用物理模擬試驗進行驗證。
