基于田块尺度含水率观测的土壤水力参数多模型反演

该文利用反演工具UCODE与4种Richards方程数值模型(Ross模型、Picard-θ模型、Picard-mix模型和Picard-h模型)进行耦合,构建了4种不同的反演模型。基于田块尺度含水率观测数据,分别用4种反演模型优化了研究田块的土壤参数。研究结果表明,4种模型的反演精度依次为:Ross模型、Picard-θ模型、Picard-mix模型和Picard-h模型,但差异并不显著,反演效率以Ross模型最优。随着网格的加密,各种模型所反演参数的模拟精度改善不明显。本文还讨论了土壤水运动中"异参同效性"现象,并提出"参数曲线带"的概念——即由反求的同效参数土壤水分曲线和水力传导度曲线形成的包络图。随着模拟精度要求越高,同效参数越少,"参数曲线带"越窄,并认为反求的同效参数曲线在含水率观测信息较多的地方交汇。     

饱和-非饱和土壤中溶质的溶解-结晶二相模型初探

目前溶质运移的模型主要采用水动力弥散方程来实现,但水动力弥散方程不能考虑到溶解在地下水中的溶质因为溶解-沉淀作用形成结晶而积聚在土壤中的事实,这部分结晶相溶质不能直接通过水动力弥散作用而随地下水迁移。将土壤中的溶质分解成溶解相溶质和结晶相溶质,试图对溶质在随地下水-土壤水分运动而迁移,并同步沉积、释放的动态变化过程进行定量化的描述,建立起更为合理的地下水中溶质迁移和积聚的动态数学模型。     

内蒙河套灌区义长灌域水均衡分析

针对义长灌域土地利用的主要特点,建立了以土壤水为中心的非农区农区水域水均衡模型,该模型可根据历年实测的引排水量等资料,对义长灌域的非农区、农区、水域以及农区与非农区、农区与水域之间的水分迁移转化进行分析。提供了定量分析的结果,为义长灌域水资源有效利用提供参考。     

区域地下水的具有时变特性的预报模型

提出了一种用于描述和分析具有趋势性、周期性、时变性的时间序列的新的组合模型时变ＡＲ（Ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）组合模型,该模型由确定性和随机性两部分组成。在建模中,将原序列分解为幂函数趋势部分、周期项和残差随机序列,其中,残差随机序列用时变ＡＲ模型（自回归模型）建模。采用这种新的组合模型对区域地下水位动态进行了预报,结果表明预测效果较好。并且在该模型所用的计算软件中利用ＶＢ（ＶＩＳＵＡＬＢＡＳＩＣ）提供的丰富界面来管理建模原始数据所在的数据库,从而使输入原始建模数据变得简便准确,避免了以往的计算机软件中输入数据的繁琐和不准确性。     

引黄灌区水资源联合利用耦合模型

随着引黄水量日益减少,如何有效利用有限的地表水和地下水,成为内蒙河套灌区亟待解决的问题。该文以引黄水量最小和地下水开采量最大为目标,以控制各用水区地下水位在适宜范围作为约束条件,通过动态耦合地下水模拟模型与地表地下水联合利用优化模型,建立了灌区水资源联合利用耦合模型,最后应用此耦合模型对灌区2020和2030年的引黄水和地下水进行了优化分配。结果表明：通过合理调整产业结构和有效利用地表地下水,灌区2020和2030年的引黄水量分别为39.15、38.54亿m3/a,可以达到国家规定的40亿m3/a指标。研究成果可为黄河流域乃至全国其它干旱灌区的水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考。     

大棚控制排水对土壤水氮变化的影响

农田排水技术能够解决大棚种植条件下的次生盐渍化问题,因此得到了较广泛的应用。为了分析大棚控制排水条件下的土壤水分和土壤氮素的变化规律,在田间试验的基础上,采用RZWQM（root zone water quality model）模型对不同控制排水处理下的土壤水分含量、土壤氮素含量及氨挥发过程等进行了模拟校正和验证,并利用模型对不同控制排水条件（不同暗管间距和不同控制出口深度）下的水氮变化情况进行了分析。模型在校正阶段的分层含水率模拟均方根误差（RMSE）为0.038～0.050cm3/cm3,验证阶段的分层含水率模拟均方误差（RMSE）为0.040～0.081 cm3/cm3。结果表明：RZWQM模型能够较好的模拟田间水肥变化情况;控制排水对地下水位的控制效果显著但没有对作物的水分利用产生太大影响;不同暗管间距和控制深度下,暗管排水总量、排氮总量和渗漏氮总量都受到了极显著的影响,氮肥利用效率则受暗管间距影响而对控制深度不敏感。     

冻结期与融解期潜水蒸发系数模拟研究

根据河套灌区的长期观测资料,确定非冻融期参数后,由稍作修改的水量均衡方程及优化求解方法计算地下水埋深,对冻融期潜水蒸发系数公式逐步进行分析改善,最后在冻结期和融解期采用增加常数项的指数形式的潜水蒸发计算公式,模拟计算的地下水埋深与实际观测结果拟合最好。根据模拟结果,冻融期的潜水蒸发系数仅用地下水埋深来表示,其它影响因素反映在参数中,模型简单,方便实用。     

冬小麦污水灌溉条件下土壤中氮素转化试验研究

取生活污水进行冬小麦污水灌溉实验,在田间4个2m×2m×2.5m蒸渗仪进行观测。结果表明,短期污水灌溉不会显著影响土壤剖面全氮的含量和分布,但会使氨态氮的含量下降。一季污水灌溉使土壤0~50cm土层中的硝态氮浓度降低,而使其在50~100cm土层中增加。污水灌溉基本不会影响小麦干物质的产量。