基于分形理论的土壤水动力弥散系数尺度模型

采用粒子平均移动的概念和理论,推导出土壤水动力弥散系数分形模型。模型参数包括粒子实际的无规则运动所产生的的弥散系数α0,描述土壤结构和非均匀性对于水动力弥散系数影响的系数β和分形维数D。实测资料验证表明,所提出的模型能够较好的反映土壤水动力弥散系数与尺度的关系。参数分析表明,分形维数D和参数β分别描述土壤非均质性和土壤结构对水动力弥散系数的影响,移动距离方差有随α0的增大而增加的趋势。     

灌区优化调度的节水作用浅析

以 1个水库灌区为例 ,从节水的 3个作用分析了灌溉水资源在时间和空间上优化调度的 2个模型。优化调度不仅能减少灌区水量损失 ,提高水分生产效率 ,还能在提高灌区水分生产效率方面起明显的作用。这类节水技术对于缓解我国农业供水危机具有重要的现实意义 ,是节水技术的一个发展方向     

非充分灌溉条件下水库优化高度 模型研究

研究了非充分灌溉条件下的水库调度问题，建立了较为通用的模型，并提出利用控制方法进行求解，模拟计算表明提出的模型和方法的有效性。     

有限供水条件下灌区优化配水

以水库灌区为例，以次灌水量田间优化配水为基础，研究了由多水源供水，种植多种作物的一般灌区在有限供水条件下的优化配水问题，实例研究表明，在干旱年本模型比传统的模拟配水模型能增加较多的效益。     

基于排水过程分析的水稻灌区农田面源污染模拟

对前郭灌区主要面源污染物迁移、转化及汇集过程开展了2a的系统试验与监测,模拟了灌区面源污染水质水量过程,分析了灌区农田面源污染形成机制。水均衡测定结果表明,灌区排水主要由灌溉退水、稻田地表弃水和稻田渗流排水3部分组成,采用马斯京根法和连续分段马斯京根法能够有效地模拟各级排水沟道的排水过程。主要面源污染物随水体发生迁移及掺混,采用一级动力学方法描述污染物转化过程,模拟的灌区水质水量过程与实际过程符合较好,稻田地表退水主要影响水稻抽穗前的面源污染入河过程,而渗流排水则在抽穗后灌区排水水质中起主要作用。结果表明水稻灌区中地表排水和稻田渗漏排水对于面源污染过程起主要作用。     

土壤非均匀水流运动和溶质迁移显色示踪方法研究

根据碘-淀粉显色原理示踪土壤非均匀流动,探讨非均匀水流运动和溶质迁移描述方法。在1.0m×1.0m尺度上开展试验,60mm碘离子溶液入渗后,在70cm深度内逐层开挖剖面,剖面中水流经过的区域喷洒淀粉溶液后显色,采用图像分析和率定的方法建立了土壤显色和碘离子浓度之间的关系。采用环状直方图,从浓度空间分布和信息量两个方面对流动非均匀性进行了描述。碘-淀粉显色示踪方法较好地显现了非均匀流动模式,环状直方图分析表明,浓度分布的离散程度随浓度值的减小而增加,描述流动的非均匀性需要考虑水平和垂直方向上流动非均匀特征,非均匀流动的相似性随着距离的增加而明显下降。     

黄土区浅沟侵蚀沟槽发育及其水流水力学基本特性模拟实验研究

浅沟侵蚀是黄土区坡面侵蚀重要的侵蚀类型,通过模拟试验发现了浅沟侵蚀形态发育过程中宽深比的变化规律及其水流流态特性。结果表明:浅沟沟槽侵蚀发育重要参数宽深比的变化规律与是否进行耕作处理关系密切,随着侵蚀的进行其宽深比逐渐减小,并且稳定在1左右;浅沟水流属于紊流,其雷诺数随着坡度和雨强的增大而增大。耕作和汇水面积的增大造成雷诺数的波动范围变大;浅沟水流在急流和缓流之间不断转换。相同条件下,耕作使得浅沟水流的弗汝德数Fr值变小,且随着雨强和坡度的增大,耕作对弗汝德数的影响越来越小。研究结论对完善黄土区坡面侵蚀研究具有重要意义。     

流域侵蚀产沙模型与农业面源污染模型研究综述

土壤侵蚀和农业面源污染是普遍存在的一种现象。国外对于侵蚀产沙的研究开始较早,目前已经有一些成熟的分布式产沙模型,而且有一些成熟的分布式产沙模型已经耦合了农业面源污染模型。国内对侵蚀产沙模型的研究起步较晚,农业面源污染模型只有一些统计型模型,尚没有侵蚀产沙和农业面源污染相结合的模型。系统评述了当前的侵蚀产沙模型和农业面源污染模型,并对存在的问题、今后的发展方向及GIS、RS技术在该领域的应用等提出了一些看法。     

松辽流域灌溉用水过程模拟及分析

随着人类活动对于流域水循环过程影响的加深,水资源演化机制发生了深刻的变化,其中农业灌溉用水是最为重要的影响因素.研究流域农业灌溉用水模拟和分析方法,对于研究水资源评价、水资源合理配置具有重要的意义.基于二元流域水循环模式,采用联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith公式,利用已有的气候和作物资料计算了松辽流域30个三级区21 a逐日的参考作物需水量和逐旬的综合灌溉需水量,结合气象观测和用水统计资料对模拟结果进行了分析和验证.结果表明:松辽流域参考作物需水量ET0呈不显著增加的趋势,只有西辽河下游、柳河口以上、绥芬河3个三级区的ET0呈不显著减小的趋势,其他27个三级区ET0均呈增加趋势,其中3个三级区呈显著增加趋势,逐年灌溉需水量总体趋势表现为显著增加.     

基于SWAT模型的东北水稻灌区水文及面源污染过程模拟

灌区水文过程对于面源污染物的迁移、转化起到了重要的驱动作用。为揭示东北水稻灌区的水文及面源污染过程,该文在多年试验的基础上,运用修正的SWAT模型对其开展了模拟研究。2009-2011年在吉林省前郭灌区针对水稻生育期及冻融期内的灌区水文过程和农田面源污染物迁移、转化过程开展了系统的监测与试验。水稻生育期内,各级排水系统表现出不同的水文过程:末级排水沟中,由田间通过表层渗流进入排水沟的高浓度的水被灌溉退水所稀释,汇流排水沟的槽蓄量则在很大程度上影响了排水过程及污染物的对流和掺混过程。根据水稻灌区水文特性,以汇流排水沟为子流域,分别采用非稳定渗流公式和马斯京根法描述子流域中稻田向排水沟的渗流排水过程以及向子流域出口的排水汇流过程。试验和模拟结果表明:铵氮(NH4+)、硝氮(NO3-)和化学需氧量(COD)的浓度变化主要取决于排水过程,表层渗流和深层渗流过程决定了排水沟中NH4+和NO3-浓度过程,而排水沟中COD浓度还受到灌溉退水的影响。采用溴(Br-)作为示踪剂,通过测定土壤含水率、温度及示踪剂浓度变化,研究了冻结期的水文过程和面源污染物迁移过程,示踪试验结果显示,冻融期土壤中水流运动受到土壤基质势、温度势及重力势的影响,冻土中平衡状态下基质势为土壤温度的函数,土壤中污染物渗出通量与水分渗出通量表现出线性关系。基于水稻灌区下垫面产汇流特性和冻融期土壤对于灌区水文过程以及面源污染物迁移的影响机理,在SWAT模型模块修订的基础上,模拟了东北地区水稻灌区面源污染迁移流失过程,模拟流量、NH4+、NO3-、COD浓度与实测值符合较好,表明改进的模型能够用于东北地区水稻灌区的水文及面源污染过程模拟。