土壤溶质运移的色谱塔板理论模型

土壤溶质运移模型是研究土壤中农用化学物质迁移的一种重要手段.由于一维土壤溶质运移在基本机制和形式上与化学色谱分析有相似性,将化学色谱理论应用于土壤溶质运移研究,得到了土壤溶质运移的色谱塔板理论模型,该模型的解析解与常用对流弥散方程的解具有相似的结果.同时,土柱试验表明,色谱模型的模拟结果与试验结果基本一致,仅部分时段模拟结果稍低于试验值,这可能由于色谱塔板模型尚未考虑水动力弥散作用和其中采用一阶近似有关.说明色谱塔板理论可用于土壤溶质运移研究,为认识土壤溶质运移提供了一种新的方法.     

墒情监测与预测预报方法研究进展

就墒情监测与预测预报方法研究进行了阐述,分析了墒情监测的意义以及国内外在墒情监测方面的研究动态,重点分析了土壤墒情预测预报模型和各自适用的条件以及各模型应用的不足,同时也分析了土壤墒情监测与预测预报方法研究对促进我国农业灌溉水资源高效利用的重要意义,为我国墒情监测的研究提供一定的理论参考。     

土壤溶质运移的色谱塔板理论模型

土壤溶质运移模型是研究土壤中农用化学物质迁移的一种重要手段。由于一维土壤溶质运移在基本机制和形式上与化学色谱分析有相似性,将化学色谱理论应用于土壤溶质运移研究,得到了土壤溶质运移的色谱塔板理论模型,该模型的解析解与常用对流弥散方程的解具有相似的结果。同时,土柱试验表明,色谱模型的模拟结果与试验结果基本一致,仅部分时段模拟结果稍低于试验值,这可能由于色谱塔板模型尚未考虑水动力弥散作用和其中采用一阶近似有关。说明色谱塔板理论可用于土壤溶质运移研究,为认识土壤溶质运移提供了一种新的方法。     

UNSATCHEM在土壤溶质反应-运移模拟中的应用

UNSATCHEN是用来描述一维饱和一非饱和流动状态下伴随化学反应的多组分土壤溶质运移过程的水文地球化学模拟软件，利用该软件对发生离子交换反应的多种溶质运移过程进行模拟的结果表明，UNSATCHEM能够成功地进行溶质反应情况下运移过程的模拟．对研究、解决微咸水灌溉引起的土壤盐渍化问题具有一定的指导意义。     

水盐运移研究进展与发展趋势

农业灌溉过程中,盐分的运移导致土壤盐碱化和次生盐渍化,严重影响了农业的可持续发展,对土壤水盐运移的研究为防治和治理土壤盐碱化提供有力帮助。根据国内外相关理论和技术的研究,在总结众多关于水盐运移理论和研究的基础上,对水盐运移的发展进行了综述,介绍了水盐运移的模型和诸多专家学者的研究成果;并对未来水盐运移的研究和发展趋势进行了展望。     

饱和—非饱和流溶质运移的实验及数值模拟研究

本文在水盐运移实验基础上,正确地采用了考虑土壤不动水体与吸附作用的溶质运移数学模型和以v为因变量的土壤水分数学模型。在非饱和蒸发条件下对各种求解溶质运移方程的数值方法进行了系统比较,采用了适合于本研究特征—饱和—非饱和流的特征—有限元法对灌溉入渗、蒸发和再分配条件下饱和—非饱和土壤溶质运移规律作了较系统的计算机数值模拟与预测研究。     

松嫩平原盐碱化形成影响因素研究进展

土壤盐碱化形成影响因素研究是开展土壤水盐运移规律、水盐运移模拟研究、水盐调控、预测预防土壤盐碱化以及进一步改善、改良和治理开发利用该区盐碱地的基础。在回顾松嫩平原盐碱化成因及形成影响因素研究历史的前提下,总结并分析地质构造因素、水文地质因素、气候因素和人为因素等对盐碱化形成的影响,并给出松嫩平原盐碱化形成影响因素体系架构图,确定出影响松嫩平原盐碱化形成过程中的可控与不可控影响因素,为进一步研究工作提供建议。     

基于人工神经网络的土壤含水量预报模型

土壤水分含量是影响作物生长的重要因素,精确预测技术对水资源的合理利用与管理具有重要的指导意义。土壤水分运动是一个复杂的时间序列系统,其变化与区域气候条件和生态环境密切相关,具有明显的随机性波动。利用人工神经网络的方法对河南驻马店地区的土壤含水量进行预报,利用表层土壤含水量资料计算了一些与深层土壤含水量相关的预报因子,用以建立驻马店地区深层土壤含水量的神经网络预报模型,并应用独立样本进行了初步的模拟预报检验。结果表明,预报模型取得了令人满意的效果,应用神经网络的方法预报深层土壤含水量是可行的。     

土壤溶质运移—双曲型偏微分方程数值解及条件

我国北方沉积平原盐渍化土壤中的溶质运移过程,土壤吸附作用与不动水体的影响不允忽视,本文针对盐渍化土壤溶质动态模型—双曲型偏微分控制方程,给出在考虑土壤吸附作用与不动水体影响下的(1)Bresler 对时间导数取高次近似的差分法;(2)二次迎风隐式差分法;()特征—有限元法等3种数值解法及比较研究与应用条件,可供灌区土壤溶质动态监测与预报模似应用。     

考虑吸附和降解时溶质在土壤中运移的对流-弥散模型及其准解析解

【目的】了解吸附性溶质在土壤中的运移规律,为土壤溶质运移机理研究和应用提供理论支持。【方法】利用溶质运移的对流-弥散理论、Laplace变换、超几何方程和特征有限元法,对溶质在土壤中的运移规律进行理论研究和数值模拟。【结果】给出了稳定流条件下,考虑随深度变化的一阶降解和随深度变化的线性平衡吸附时,一维溶质运移的对流-弥散方程;在初始浓度为0,半无限一维空间内第一类边界条件下,推导出了溶质相对浓度的准解析表达式;用特征有限元法建立了相应的数值模型。【结论】对比数值解和准解析解的计算数据可以看出,本研究所得准解析解是正确的;同时,数值计算所产生的误差很小,所得数值模型能满足实际工作对计算精度的要求,可用于实际工作。     

Comparison of the performance of traditional advection-dispersion equation and mobile-immobile model for simulating solute transport in heterogeneous soils

The traditional advection-dispersion equation (ADE) and the mobile-immobile model (MIM) are widely used to describe solute transport in heterogeneous porous media. However, the fitness of the two models is case-dependent. In this paper, the transport of conservative, adsorbing and degradable solutes through a 1 m heterogeneous soil column under steady flow condition was simulated by ADE and MIM, and sensitivity analysis was conducted. Results show that MIM tends to prolong the breakthrough process and decrease peak concentration for all three solutes, and tailing and skewness are more pronounced with increasing dispersivity. Breakthrough curves of the adsorbing solute simulated by MIM are less sensitive to the retardation factor compared with the results simulated by ADE. The breakthrough curves of degradable solute obtained by MIM and ADE nearly overlap with a high degradation rate coefficient, indicating that MIM and ADE perform similarly for simulating degradable solute transport when biochemical degradation prevails over the mass exchange between mobile and immobile zones. The results suggest that the physical significance of dispersivity should be carefully considered when MIM is applied to simulate the degradable solute transport and/or ADE is applied to simulate the adsorbing solute transport in highly dispersive soils.     

A simulation model-assisted study on water and nitrogen dynamics and their effects on crop performance in the wheat-maize system I: The model

Based on data collected from field experiments, a comprehensive model was built on the Ithink (a registered trademark of iSee Systems) platform to simulate the dynamics of water and nitrogen, and crop performance in the winter wheat-summer maize double cropping system of the North China plain. The model, consisting of seven sub models, i.e. weather generator, phenology, biomass, dry matter partitioning, water balance, nitrogen balance, and nitrogen absorption and partitioning, well reflects water and nitrogen use and their relationship with crop yield under field conditions. A vertical water movement equation is employed in the water balance sub model to account for movement between layers. Crop transpiration and soil evaporation are simulated separately according to potential evaporation, crop cover and a soil water deficit coefficient. Soil evaporation is from the surface layer only while crop transpiration comprises the total amount of water absorbed by the root system from all soil layers. The model considers that nitrogen transformations, transfers and uptake are fulfilled by root systems. Transformation of nitrogen as mineralization, fixation and denitrification are responsive to soil moisture and temperature. Nitrogen movement is simulated with a convection-dispersion equation with nitrate as the soil solute. Nitrogen absorption and partitioning sub model includes the effects of water and nitrogen supply, crop nitrogen demand and nitrogen content in various crop organs. The model can be used to simulate crop yield, water-and nitrogen-use efficiencies and water-nitrogen leaching to specific soil layers in different water and nitrogen management practices.     

潮棕壤土水分特征曲线预测方法研究

借助于最小二乘法,形成了确定Brooks-Corey(1964)模型,van Genuchen(1980)模型中的参数所对应的非线性方程组,并用Picard迭代求解它们。用VB语言编写了程序,用压力膜法测定了潮棕壤土同一地点不同层的水分特征曲线。最后,用以上两种模型对土壤水分特性曲线进行了预测,结果表明:VG模型与BC模型的预测值均与实测值具有良好的一致性,VG模型较BC模型对潮棕壤土土壤水分特征曲线的预测效果更好些。     

应用间断有限元方法求解一维对流占优土壤水流问题

在某些特定条件下,Richards方程的解在时空上呈现陡峭的锋面。为能有效地模拟具有对流占优特性的非饱和多孔介质中的水流问题,推广一种内部惩罚间断有限元(Interior penalty discontinuous Galerkin,IPDG)方法应用于一维非饱和土壤水入渗问题的模拟。针对具有van Genuchten-Mualem模型和Dirichlet入渗边界条件的Richards方程,分别采用间断有限元法和标准有限元方法求解。借助于相对L2模和相对最大模误差进行讨论。几种不同质地的均质土壤水入渗的数值算例结果表明:相比标准有限元方法,间断有限元方法在选取的4种不同网格剖分单元结点上能够有效地模拟非饱和对流占优土壤水流问题,并且能够获得准确的全局质量守恒。     

紫色土水分一维水平运动的数值模拟

在不同条件下,土壤水分运动模型方程参数的取值和方程的解法不同。在室内对3种紫色土水分一维水平运动进行了模拟,并采用隐式差分格式分解Richards土壤水分一维水平运动的基本方程。模拟计算程序用Fortran语言编写．模拟出的土壤水分分布结果与实测值吻合较好;3种紫色土的累积入渗量（I）、入渗率（f）与湿润峰（Xf）的关系符合Philip数学模型;试验测得的数据还能较好地拟合3种土壤水分特征曲线模型,其中以指数式和幂函数式的模拟较好。所以研究认为运用Philip数学模型能较好的表达紫色土水分运动的基本规律。     

砷在贵州地区红土表面吸附和解吸的动力学研究

采用室内试验方法，对贵州遵义地区红土吸附和解吸砷的动力学特征进行了研究。从动力学的角度上，氧化铁对砷的吸附、解吸是一个快速反应过程。试验结果表明，60％的砷的吸附和解吸是在15min内完成的，80％是在2h内完成的，24h被认为是反应的平衡时间。扩散系数Di反映了土壤表面吸附趋势。吸附反应开始时扩散系数Di较大，随着时间延长，Di逐渐减小，吸附量趋于平稳。用Elovice方程拟合吸附数据与实验数据吻合较好。     

非饱和土壤溶质运移数值模拟的初步研究

应用有限差分法对非饱和土壤中一维溶质运移模型数值求解，模拟了土壤水分运动和溶质运移的动态过程。以实测数据验证了模拟结果的合理性与有效性。为保证数值模拟正确进行，给出确定离散步长ｄｘ和ｄｔ的三个准则。     

Venice: sea-lagoon exchange in a modified tide regime

Salinity and tide heights recorded for a month at P(0), a point in the northern section of the Venetian lagoon, are the basic experimental data used to construct a numerical model which describes the salinity variations at P(0) as a function of the tides measured at the Lido entrance. The time variation of the salinity pattern iss interpreted in terms of a lagoon system in which a freshwater source of constant intensity is in a quasi-steady equilibrium with a tide-modulated sink. The mean residence time of a contaminant in this simulated lagoon is predicted from the change in the salinity pattern due to a reduction in the entrance size.     

非饱和土壤水与溶质迁移参数间的关系分析

土壤溶质迁移的研究已成为土壤学、生态学、水资源学以及资源与环境科学等相关学科的基础和前沿研究领域。人们试图通过发展简单数学模型来描述土壤溶质迁移过程,以及影响溶质迁移特征因素间内在关系。通过对非饱和土壤水分与溶质迁移参数间的关系分析,探寻简单方法确定相关迁移参数。分析结果表明,参数估算是可行的,可以用该参数进行模型预测。     

应用HYDRUS-1D模型模拟分析PFCs在土壤中的迁移特征

为探明全氟化合物(PFCs)在土壤中的迁移转化规律,为PFCs地下水污染防治提供依据,以全氟丁酸(PFBA)、全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(PFNA)和全氟辛基磺酸(PFOS)等6种PFCs作为研究对象,在室内设置一维土柱实验模拟PFCs在土壤中的迁移过程,采用Hydrus-1D模型建立土壤水流和溶质运移数值模型,对PFCs在土柱中的迁移过程进行模拟,将模拟结果同实验结果进行比较,模型模拟值与实验实测值吻合得较好。采用单因素局部扰动分析方法,分别对HYDRUS-1D模型中入渗水量、土壤容重、纵向弥散度和PFCs在土壤介质中的吸附系数等参数进行扰动,并与参数原值结果进行比较,计算敏感系数,结果表明入渗水量、土壤容重和吸附系数是影响PFCs在土壤中迁移的主要因素。