夏玉米田水热耦合运移的数值模拟

本文从土壤水热耦合运移的基本方程出发，依据能量平衡原理和质量守恒定律，系统地描述了ＳＰＡＣ中的水分传输和能量转换，模拟了系统中水分和热量的动态变化过程。经夏玉米生育盛期模拟值与实测值的比较分析表明，用本文提出的模型模拟田间土壤水热动态和作物生理特性的变化过程具有较高的精度。     

不同水氮调控下夏玉米农田氮素运移及淋失特征分析

针对华北地区农业生产中存在的水氮配施不合理,导致氮素淋失的问题.以夏玉米为材料,在山东省灌溉试验中心站进行水氮配施小区测坑渗漏实验,设置灌溉和施氮两个因素,灌水包括两个水平:一水I1(67.5 mm)和两水I2(121.5 mm),施氮包括两个水平:低氮N1(150 kg/hm2)和高氮N2(200 kg/hm2),共...     

基于全耦合的地表水土壤水运动与溶质运移数值模拟

为探究降水条件下水分与溶质在地表和土壤中的运动规律,分别采用二维扩散波方程和传统的三维Richards方程描述地面径流和土壤水分运动,选用双层结点法对两者进行耦合,根据达西定律和地表与土壤水中的溶质浓度,计算地面径流和土壤水分的溶质交换量,从而构建地表水土壤水运动与溶质运移全耦合数值模型。选取已发表文献中的物理模型实验进行数值模拟,算例1和算例2中地表径流数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差分别小于14.8%和21.5%,均方根误差分别小于0.147 cm²/s和0.833 cm²/s;算例2中径流硝态氮浓度的数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差小于24.7%,均方根误差小于1.334 mg/L。物理实验和数值模拟所得地表径流量和溶质浓度数据的对比分析验证了模型的合理性和准确度。研究结果可为地表水土壤水水分运动与溶质运移耦合分析提供理论支持。     

50％乙草胺水乳剂对夏玉米田杂草的防除效果及对夏玉米安全性的研究

50％乙苹胺水乳剂是新型玉米播后苗前土壤处理剂,研究采用随机区组设计,比较不同施药剂量50％乙草胺水乳剂对夏玉米田杂草的防除效果,及对夏玉米产量和安全性的影响。结果表明,50％乙草胺水乳剂80-160g／0.067hm^2（制剂量）于播后苗前进行土壤处理,对北方夏玉米田主要禾本科杂草和阔叶杂草药后21-42d株防效和鲜质量防效均达95％以上,夏玉米产量比清水对照增加2．9％-5．7％,且对夏玉米安全,说明该药剂是防除夏玉米田主要杂草较理想的除草剂。     

裸地蒸发过程土壤盐分运移的实验及数值模拟研究

本文利用农田灌溉研究所洪门试验场地中渗透仪,对不同地下水埋深条件下裸地蒸发过程粉砂壤土的盐分运移进行了实验及数值模拟研究。结果表明,对于三种地下水埋深,即150cm、200cm和250cm,在无降雨裸地蒸发情况下,表层积盐均不明显;但在有小水量降雨和裸地蒸发情况下,地下水埋深为150cm的表层积盐强烈。地下水埋深为200cm及250cm的表层土壤虽有积盐,但积盐量较小,这种积盐主要是上层土壤中盐分的重新分布。     

土壤中水、热、盐耦合运移机理与模型的研究进展

土壤水、热、盐运移规律的研究是目前土壤学、农田灌溉、水土保持、环境科学等学科研究的一个热点问题,也是防治土壤次生盐碱化,提高土壤肥力和土壤生产效率的重点.为此,简要介绍了土壤水、热、盐运移基本理论的发展过程和国内外学者数十年来关于土壤水、热、盐的研究成果,并对土壤水、热、盐运移模型研究进行了一定的评价,讨论了目前该研究领域急需解决的问题,为进一步的研究提供帮助.     

基于PSWE模型的土壤水盐运移与夏玉米生产效益模拟

为实现多因素影响下土壤水盐、作物生产效益间的双层递进因果关系模拟,基于深度学习理论及方法将分级长短期记忆网络(HLSTM)与批标准化多层感知机(BMLP)耦合,且将Dropout与Adam优化算法耦合作为面向收敛的改进算法,构建了递进水盐嵌入神经网络(Progressive salt-water embedding neural network, PSWE)模型。评估了PSWE模型的有效性,并开展了多因素协同秸秆深埋下不同灌水量的土壤水盐及夏玉米生产效益的模拟。结果表明,PSWE模型具有多因素整体协同性,有效地模拟了土壤水盐运移规律、夏玉米生产效益及各变量间的内在依存关系。模型平均均方根误差为0.031,平均绝对误差为0.569,平均决定系数为0.987。模拟结果表明,单次灌水60 mm的耕作层(0～40 cm)含水率随时间推移持续降低,单次灌水135 mm的耕作层含水率变幅较大,成熟期二者在秸秆隔层积盐率分别为49.2%和11.2%;单次灌水90 mm和120 mm的耕作层含水率保持在16%～24%之间,成熟期二者在大于40 cm土层含水率保持平稳,秸秆隔层有脱盐趋势,脱盐率为6.1...     

基于PSWE模型的土壤水盐运移与夏玉米生产效益模拟

为实现多因素影响下土壤水盐、作物生产效益间的双层递进因果关系模拟,基于深度学习理论及方法将分级长短期记忆网络（HLSTM）与批标准化多层感知机（BMLP）耦合,且将Dropout与Adam优化算法耦合作为面向收敛的改进算法,构建了递进水盐嵌入神经网络（Progressive salt-water embedding neural network,PSWE）模型。评估了PSWE模型的有效性,并开展了多因素协同秸秆深埋下不同灌水量的土壤水盐及夏玉米生产效益的模拟。结果表明,PSWE模型具有多因素整体协同性,有效地模拟了土壤水盐运移规律、夏玉米生产效益及各变量间的内在依存关系。模型平均均方根误差为0.031,平均绝对误差为0.569,平均决定系数为0.987。模拟结果表明,单次灌水60mm的耕作层（0~40cm）含水率随时间推移持续降低,单次灌水135mm的耕作层含水率变幅较大,成熟期二者在秸秆隔层积盐率分别为49.2%和11.2%;单次灌水90mm和120mm的耕作层含水率保持在16%~24%之间,成熟期二者在大于40cm土层含水率保持平稳,秸秆隔层有脱盐趋势,脱盐率为6.1%和5.9%;夏玉米单次理论灌水量为89.3~96.8mm,耕作层理论含盐量为1.38~1.55g/kg。综上,多因素协同秸秆深埋下适宜灌溉量可实现抑盐提效的目标,PSWE模型可有效模拟土壤水盐运移和作物生产效益,为深度学习理论及技术在土壤水盐运移模型上的应用提供参考。     

水分调亏对地下滴灌夏玉米田水热动态的影响

通过北京地区地下滴灌夏玉米田间试验,研究了前期不同程度水分亏缺对土壤水热和夏玉米冠层温度、株高、叶面积指数及产量的影响。结果表明:在20～60 cm土层,除重度亏水处理外,其他处理的土壤含水率均在高位平稳变化;在60～100 cm土层,丰水处理的土壤含水率最大;对不同深度的土层,轻度与中度亏水处理两者间的土壤含水率差异较小。受作物覆盖度和亏水程度的影响,拔节期各处理间土壤温度和冠层温度有明显差异;在较浅土层(距地表30 cm和50 cm处)中,拔节期之前丰水处理的土壤温度较低,拔节期之后各处理间差异逐渐减小;在较深土层(距地表80 cm处)中,水分亏缺程度越大,土壤温度越高。轻度亏水处理能获得较高的产量,中度亏水处理能提高水分利用效率。     

渗水地膜覆盖原生盐碱荒地的土壤盐分运移数值模拟

基于渗水地膜覆盖条件下原生盐碱荒地土壤剖面盐分分布的年度跟踪观测试验,分析了地膜覆盖后土壤盐分的累积与运移特性,并根据土壤盐分运移的基本方程采用Bresler算法对渗水地膜覆盖后土壤盐分运移变化特性进行了数值模拟,经过和实测的对比分析认为该数值模拟方法是可行的。根据模拟结果和实测数据可知覆盖渗水地膜后可明显抑制土壤盐分的累积,另利用雨季的降水叠加可实现上层土壤的逐渐脱盐。     

土壤中水、燕、盐耦合运移机理与模型的研究进展

土壤水、热、盐运移规律的研究是目前土壤学、农田灌溉、水土保持、环境科学等学科研究的一个热点问题，也是防治土壤次生盐碱化，提高土壤肥力和土壤生产效率的重点。为此，简要介绍了土壤水、热、盐运移基本理论的发展过程和国内外学者数十年来关于土壤水、热、盐的研究成果，并对土壤水、热、盐运移模型研究进行了一定的评价，讨论了目前该研究领域急需解决的问题，为进一步的研究提供帮助。     

水热耦合运移方程的有限元求解技术研究

应用有限元算法,对ＳＰＡＣ系统中的水分运动方程和温度方程分别进行数值求解。在算法设计过程中,根据实际情况,对土层深度采用了非均匀划分方法;并且将方程中的耦合项也转化为积分运算,既避免了求导数运算,又方便了边界条件的处理;另外,为改善计算精度,在总体上实现了迭代。     

砂粒运移对砾石充填层损害试验与数值模拟

为了研究储层砂粒运移、堵塞对砾石充填层损害造成的砾石充填防砂水平井产能的影响,采用室内驱替试验,应用实际油井出砂和充填砾石模拟了不同砾石与地层砂粒径比情况下,砂粒的运移对砾石充填层渗透率的损害规律及砾石充填层堵塞机理.结果表明:砂粒运移、侵入及堵塞导致砾石层渗透率发生明显变化,地层砂与砾石层接触面附近损害最为严重.根据砾石与地层砂粒径比及砂粒入侵程度不同,砾石层挡砂机理主要为地层砂未侵入、浅层桥接、深层桥接、孔隙充填和地层砂完全通过5种类型;根据试验结果,采用线性回归法建立了单位体积砾石层内地层砂堵塞量动态模型并数值仿真模拟软件,对砂粒在砾石充填层中的运移过程进行数值仿真模拟,模拟结果与试验结果基本一致.对定量评价地层砂颗粒运移对砾石层损害及油井产能预测有重要意义.     

夏玉米田秸杆覆盖效果的试验研究

利用田测法对夏玉米在生长过程中的一系列生物量指标的对比试验结果进行了客观地统计和分析,所得数据直观地表明了秸秆覆盖较不覆盖,在相同的叶面蒸腾情况下,可减少土壤蒸发,改善表层土壤结构,抑制杂草生长,消除杂草蒸腾所产生的无效消耗,加快农作物植株生长,增加了作的的蒸腾系数,半蜚生产性的水分消髦转化为生产性水分消耗,从而生产更多的干物质,提高了作物产量。覆盖还可降低能耗,节水省工,降低生产成本。从一系列生     

内蒙古河套灌区冻融周期内渠道水热耦合数值模拟

为了研究季节性冻土区温度对渠道水分场的影响以及变化规律,在一个冻融周期内对河套灌区南边分渠地温和含水率进行了现场测试,并基于Harlan模型和Darcy定律,建立了二维水热耦合模型,利用有限元软件对渠道的水分场和温度场进行了数值模拟。结果表明,随着渠道边坡表面温度的降低,冻结锋面逐渐向下发展,水分在温度梯度的影响下不断向渠道表面聚集,对渠道衬砌产生冻胀破坏,渠道边坡中下部水分迁移量大,冻胀破坏严重,低温与水分迁移量之间存在时间上的滞后。模拟值与现场测试结果相符,验证了水热耦合数值计算模型的正确性。     

华北冬小麦-夏玉米农田水分动态模拟研究

冬小麦-夏玉米连作是华北地区主要的粮食作物种植模式。根据华北季节性冻土区的特点,将全年划分为作物生长期与越冬期,分别建立了作物生长条件下农田水分运移模型、冻融条件下土壤水热运移模型。前一模型主要包括参照腾发量计算、腾发量分配、作物根系吸水、土壤表面蒸发、土壤水分特征参数和土壤水分运动等子模型;后一模型主要包括冻土水热耦舍迁移、地气水热交换等子模型。应用以上模型对冬小麦-夏玉米连作条件下的土壤水分过程进行模拟,根据北京永乐店试验资料对模型进行检验。模拟了不同降水水平年、不同灌溉处理下的农田灌溉制度及土壤水分过程,分析了降水、灌溉对农田蒸散、土壤水利用、深层渗漏等的影响。     

棉花苗期滴灌水盐运移数值模拟及试验验证

利用Hydrus 2D软件对棉花苗期咸水滴灌水盐运移数学模型进行求解,并由田间实测数据对模拟结果进行了验证。结果表明,土壤水分与盐分浓度的模拟值与实测值吻合良好,在模型建立正确,土壤水分与盐分运动参数选取合理的情况下,Hydrus 2D对于水分与盐分运移的模拟精度均可以满足滴灌系统设计与运行参数选取的要求。在灌水总量相同时,低频灌溉有使表层土体内的盐分积累减少的趋势。     

惠民县微咸水灌溉区土壤水盐运移数值模拟及分析

为合理利用水资源、保证地下水盐环境,以惠民县桑落墅项目区为研究对象,运用HYDRUS软件,构建了土壤水盐运移数值模型,并在微咸水灌溉条件下对该地区土壤水盐运移进行了数值模拟和分析。结果表明,HYDRUS模型可以较好对土壤水盐运移规律进行模拟,按照淡水-微咸水-淡水顺序灌溉,每次灌后土壤湿润层积盐位置分别离土壤表层40、40、20 cm。5月土壤含盐量最低,4月土壤含盐量较3、5月偏高。3月土壤含水率最低,5月较3、4月要高。3、4、5月,研究区地下水埋深变化范围为0.7~3.5 m。研究区域土壤属于轻度盐渍化。     

土壤水-汽-热耦合运移的数值模拟研究与验证

土壤水是自然界水分循环的重要组成部分,在研究土壤水分运移中考虑热量的影响能够提高模拟的精度并反映真实的物理过程.基于土壤水-汽-热耦合运移方程建立土壤含水率和温度的数值模拟模型,通过对VG模型的经验拟合参数n和α、土壤残余含水率θr、饱和含水率θs的率定使模拟结果得到优化;将修改后的参数作为模型的基本参数,连同气象资料...     

基于HYDRUS-2D的地下滴灌下水分运移数值模拟研究

利用HYDRUS-2D软件模拟了地下滴灌条件下滴头周围黏壤土的土壤水分动态,并与田间观测进行对比;通过分析不同滴头流量对试验地土壤湿润模式的影响,明确了最佳灌水技术参数。结果表明,HYDRUS-2D软件模拟结果与观测值一致,体积含水率均方根误差为1.2%~4.5%,湿润范围均方根误差变化范围为2.1~3.87cm。