基于1DTempPro的水热运移模型及试验研究

基于多孔介质水热运移的对流扩散方程,建立低温水入渗的一维数学解析模型;搭建一维水平土柱低温水入渗试验平台,观测土柱水平方向的温度分布,分析在不同入渗水温和水力梯度下低温水在一维土柱内水热运移扩散特性;利用1DTempPro模拟低温水入渗土壤的水热运移,并与试验观测值、解析解对比,发现1DTempPro可以较好地模拟低温水入渗的温度场变化,准确度高,可以用来适时监测低温水灌区的水、热条件。     

基于VS2DH的低温水入渗模型验证及热弥散研究

研究低温水入渗土壤时的温度变化规律,进行模型验证和敏感性分析。利用土体流-固-热耦合试验系统控制入渗水温和水头,对一维水平土柱进行低温水入渗试验,观测土柱长度方向上12个观测点的温度变化过程,对所建多孔介质水热运移模型的求解结果进行对比验证,基于验证结果利用VS2DH进行一维土柱低温水入渗模拟,对渗透率、孔隙率和弥散系数等热运移影响因素进行敏感性分析。结果表明,模型可以准确模拟不同入渗水温和水头条件下的土壤渗流场和温度场变化;渗透率是影响低温水入渗时热运移的主要因素,影响程度约为孔隙率和弥散系数的2倍;弥散系数对热运移的影响在渗透率大于和小于0.2 mm/s时呈现相反趋势。     

土壤热质传递机理研究现状及发展趋势

土壤热质传递机理的研究与人口(粮食)、资源(水、土)、环境(污染、生态)三大热点问题密切相关.从土壤水热运移、溶质运移、水热溶质耦合运移3个方面简要回顾了在探求土壤热质传递机理方面形成的各种不同理论和研究成果.在此基础上,分析了目前在土壤热质传递机理研究中存在的问题,提出了土壤热质传递模型模拟的研究方向.     

利用Hydrus-1D模拟分层土壤剖面的水流运动

[目的]研究分层土壤水分运移规律,进行水分运移的数值模拟。[方法]利用Hydrus-1D软件,通过设定不同上下边界条件,进行分层土壤的水分运移模拟。[结果]利用Hydrus-1D软件可以模拟到水分运移中观测点的水头、含水量及土壤上表层流量的随时间的变化规律。[结论]水分运移中的地面边界流量、水头和含水量与降雨量的变化直接相关,科学可靠的气象数据对水分运移的模拟非常重要。     

蒸发条件下冬小麦田土壤水热耦合运移模拟

综合考虑了根区土壤水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布5个子系统,建立了冬小麦蒸发条件下土壤水热耦合运移模拟模型,经实测资料检验其精度较高.该模型可用于田间水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布的模拟或预测.     

蒸发条件下冬小麦田土壤水热耦合运移模拟

综合考虑了根区土壤水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布5个子系统，建立了冬小麦蒸发条件下土壤水热耦合运移模拟模型，经实测资料检验其精度较高。该模型可用于田间水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布的模拟或预测。     

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。     

用于田间作物-水分关系研究的ThuSPAC模型

:田间作物水分关系是土壤植物大气连续体(Soil Plant Atmosphere Continuum,简称SPAC)理论的重要研究内容.本研究介绍的ThuSPAC(Tsinghua University SPAC)模型,包含土壤水热运移(Soil)模型、冠层(Canopy)模型、土壤-植物-大气连续体(SPAC)模型、冬小麦生长模拟(Wheat)模型、冬小麦生长与SPAC水热运移耦合的WheatSPAC模型5个独立的模型.利用ThuSPAC模型,可以根据土壤条件、冬小麦品种参数、气象条件及灌溉条件等,动态模拟土壤、冠层中水分温度的分布规律、冬小麦生长过程及最终产量.模型的开发语言为Visual Basic,界面友好,在相关领域的研究中具有广泛的应用前景.     

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.     

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。为保护数值模拟正确进行，给出确定散步长ｄｘ和ｄｔ的三个准则。     

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。     

用于田间作物-水分关系研究的ThuSPAC模型

田间作物水分关系是土壤植物大气连续体(Soil Plant Atmosphere Continuum，简称SPAC)理论的重要研究内容。本研究介绍的ThuSPAC(Tsinghua University SPAC)模型，包含土壤水热运移(Soil)模型、冠层(Canopy)模型、土壤-植物-大气连续体(SPAC)模型、冬小麦生长模拟(Wheat)模型、冬小麦生长与SPAC水热运移耦合的WheatSPAC模型5个独立的模型。利用ThuS-PAC模型，可以根据土壤条件、冬小麦品种参数、气象条件及灌溉条件等，动态模拟土壤、冠层中水分温度的分布规律、冬小麦生长过程及最终产量。模型的开发语言为Visual Basic，界面友好，在相关领域的研究中具有广泛的应用前景。     

西部挤压盆地地质剖面热演化与油气运聚演化模拟——以准噶尔盆地为例

为明确准噶尔盆地油气运聚演化特征,以准噶尔盆地南北向挤压大剖面为研究对象,基于PetroMod软件先进的"Block"功能,采用附集法对剖面进行了烃源岩成熟度与油气运聚模拟,在剖面上充分考虑了快速沉积、异常超压、挤压逆冲及剥蚀作用等对烃源岩热演化历史的影响。结果表明,准噶尔盆地二叠系烃源岩在侏罗纪进入成熟阶段,现今热演化程度处于高成熟-过成熟阶段,侏罗系烃源岩在古近纪至第四纪进入成熟阶段;盆地的昌吉凹陷及玛湖凹陷等地区发育侏罗系和下二叠统为中心的两套超压系统;并揭示了准噶尔盆地油气自早侏罗世开始运移,至白垩纪达到高效运移阶段,主要聚集在构造高点及断裂带附近。该认识对准噶尔盆地成藏过程具有重要意义。     

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。     

土壤水分有效性与土壤水分易吸性研究

本研究依据农田土壤非恒温及水热耦合运移的特征,建立了一个水热耦合运移的数学模型。模拟结果能较精确地预报农田土壤湿度、土壤温度时空变化特征,以及典型天气和作物生长不同时期土壤湿度、土壤温度剖面变化特征,模拟结果与实验之间的比较令人满意。     

滨海盐渍土水盐运移影响因素研究

着重对滨海盐渍土水盐运移进行了模拟探讨，初步获得了淋洗脱盐分含量和土体构型等影响因素对水盐运移的影响程度。     

成品油管道内杂质运移沉积及其影响规律北大核心

为确定可行的水力清管方案,对成品油管道内杂质沉积运移规律、影响因素及杂质沉积对管道的影响等方面内容开展了研究。设计建造了室内成品油携水携杂质试验环道,可以开展不同倾角、口径成品油管道内杂质运移沉积规律测试、内腐蚀特性测试;利用Fluent-DEM耦合的数值方法,开展了不同工况下固体颗粒在成品油管道内的运移特性研究。试验测试结果与数值模拟数据的吻合度较高,说明数值模拟方法具有较高的可靠性。基于试验与数值模拟手段,研究了杂质沉积特性、临界运移流速、沉积特性的影响因素以及杂质沉积对管道内腐蚀的影响。研究发现:固体颗粒通常沉积在上倾-水平管道弯头的后方,并获得了流速、管道倾角、口径、固体颗粒的密度和球度等参数对固体颗粒运移特性的影响规律,得到了杂质沉积对成品油下方积水的运移及管道内腐蚀特性的作用机理。     

不同滴灌水温在灰漠土中水热耦合模拟与验证

【目的】滴灌条件下不同灌溉水水热状况对土壤水热状况的影响规律,根据土壤水、热运动基本方程,建立了地表滴灌水、热运移数学模型。【方法】采用正交试验设计,设计不同滴灌水温水平及其组合,共计40个试验处理。利用 HYDRUS-1D 软件建立的数学模型进行了数值求解,与实测数据结果进行验证。【结果】建立新疆灰漠土土壤含水量与压力水头的模拟方程(1)公式;(2)e^l_n0.328 9Q－0.063 81.560 5(h<0),确定土壤的水力学参数和热特性参数。【结论】利用该数学模型对地表滴灌条件下作物生长所需的土壤水、热环境条件模拟预测。从模型的数值模拟值和实测结果对比验证显示,地表滴灌条件下低水温(10℃)和高水温(30℃)对土壤表层影响比较大,而且在早春增加一定的灌水温度,有利于作物苗期的生长。     

基于COUPMODEL的松嫩平原黑土区土壤水热过程模拟

为探究松嫩平原黑土区不同积雪覆盖条件下冻融土壤水热耦合过程。文章基于物理过程COUPMODEL模型,运用普适似然不确定方法(GLUE)估计积雪、土壤水热运移有关参数,模拟裸地、自然积雪、压实积雪、加厚积雪状态下各层土壤温度与土壤液态含水率变化情况。结果表明,模型对自然、压实、加厚积雪覆盖条件下雪深模拟较理想;模型可较好模拟裸地、自然积雪、加厚积雪覆盖条件下20～140 cm土层土壤温度,其中裸地最佳,自然次之,自然略优于加厚,模型对压实积雪状态下20～100 cm土层土壤温度模拟效果仍较好,但对140 cm土层模拟效果略差;此外,模型可模拟各状态下20～60 cm土层土壤液态含水率,模拟效果优劣排序依次为自然、裸地、加厚、压实。结合GLUE方法 COUPMODEL模型可用于不同积雪覆盖条件下土壤水热变化规律研究。     

中水灌溉条件下土壤水分与氮素运移的数值模拟

以宁夏回族自治区大武口市森林公园利用再生水灌溉为例,通过建立数学模型,模拟了土壤入渗过程水分、污染物运移规律,并与试验结果对比,结果表明,模型能较好的模拟试验区的土壤水分、溶质运移情况,参数取值基本合理,可从总体上模拟该地区非饱和带土壤水分、溶质运移规律,研究结果为微污染水用于绿化灌溉对土壤环境影响的进一步研究提供了科学依据.