冬灌地面灌溉水流运动模拟模型选择及其定解问题
（一）模型选择
地面畦灌、沟灌水流运动属于位于透水地板上的明槽非稳定非均匀流。描述地面畦灌、沟灌水流运动的圣维南方程组（7.1）式和（7.2）式构成其完全水流动力学模型。
连续方程：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
动量方程：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
忽略圣维南方程组动量方程中的惯性项和加速项简化成由式（7.3）和式（7.4）组成的零惯量模型。
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
基于地面灌溉条件下，畦沟水深较小，?A/?x可以忽略不计的假定，零惯量模型进一步简化为式（7.5）和式（7.6）组成的运动波模型。
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
此外，还有更简单的水量平衡模型，仅有以水量平衡原理为基础的连续方程，而以沿水流方向的平均水深代替了动量方程。
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中，A为水深；x为从上游边界算起的距离；Q为单宽流量或单沟流量；T为放水时间；S0为地面坡降；S f为水力坡降；F 为佛汝德数，F=；B 为水面宽度；H 为累积入渗量，H=ktα+f0 t；其他符号同前。
上述四种模型中，以完全水流动力学模型模拟精度最高，其次为零惯量模型和运动波模型，水量平衡模型精度最低。但模型越完整，计算耗时越多，边解条件的处理和数值模拟的实现越困难。考虑到冬灌条件下，土壤入渗能力小，灌溉时的退水过程特别长，拟采用数值计算方程维数较少的运动波模型。
（二）定解问题
1.定解方程
基于运动波模型基本方程及灌水条件的近似、简化、假定，并与地面灌溉入渗方程联立，有下列运动波模型定解方程：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
2.定解条件
（1）初始条件
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
（2）边界条件
运动波模型以畦田进口或消退上边界为左边界，以推进峰或畦田末端为右边界，以地上水面曲线为上边界，以下渗锋面为下边界。
推进阶段：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
封堵阶段：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
垂直消退阶段：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水平消退阶段：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中，xw为水流推进峰距离；xR为水流消退上边界距离；xf为畦长；δxN为时段推进距离增量；Q（x，t），A（x，t）分别表示距离为x，t时刻断面流量和断面面积。
式（7.8）—（7.18）构成了运动波模型模拟地面灌溉水流运动的定解问题。
目前农业的灌溉方式有很多，比如：微灌、喷灌、滴灌，还有基于物联网技术的智能灌溉系统等等。那么下面我们详细的了解一下这四种农业灌溉方式吧~
1、滴灌
滴灌是一种用水滴来向土壤浇水的常用灌溉方式，能够满足一些农作物对于浇水方式的需求，滴灌的实现原理是使用低压管道系统溶于溶解了化肥的水有规律有速度的慢慢滴到农作物根部土壤中，滴灌灌溉的好处是能够节省水资源，灌溉的时候使用的水比较少，而且它的水管都埋藏在地下面，所以可以腾出沟渠的使用占地空间，将肥料溶于水中一起浇灌给作物能够减少肥料的流失，减少土壤板结的问题，为我们节省了大量的水资源。
2、喷灌
喷灌与滴灌是不同的，滴灌是水自然流动到土壤中的，而喷灌是采用了压力喷射的模式，利用压力来将水喷射到需要浇水的土地上方，然后形成一颗颗小水滴，再因为重力的作用而垂直往下散落到土地中实现水源灌溉，喷灌这种技术需要压力水源和输水管道以及喷头一起完成，喷灌这种灌溉方式很先进，而且其实施起来比较复杂而且维护也比较麻烦，所以因为它的射程很大，所以覆盖的范围广，这种灌溉方式只适合在大型的草坪中使用，对于喜水的农作物灌溉并不适合。
3、微喷
微喷是一种雾滴的喷灌形式，这种灌溉方式是结合喷灌的方式的改进版本，微喷浇灌是用旋转式水龙头和的辐射式水龙头进行了上层和下层双层喷水，解决了喷灌喷洒不了水分在土壤的缺陷，能够让空气和土壤的环境都保持湿润。这种浇灌方式在花农种植中比较常见，因为既可以花房的湿度还可以保持水分每次浇灌的不宜过多的特点。
4、智能灌溉
智能灌溉其实就是自动化灌溉，是根据土壤的湿度来实现灌溉的，设备通过土壤湿度传感器，可以实时监测到土壤的水分信息，当土壤水分低于标准值，系统就自动打开灌溉设备，为农田灌溉，当土壤水分达到标准值，系统就自动关闭灌溉设备。整个灌溉过程都是自动化的，不需要人工去管理。为了避免灌溉不均匀的情况，智能灌溉可以实现分区域控制，通过在多个区域安放土壤湿度传感器，可以获取不同区域的土壤水分信息，可以单独控制。
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