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.     

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。     

饱和流运移土壤溶质剖面分布研究

利用土柱切割法获得了饱和流运移土柱在不同运移时间的土壤溶质 (NH+4 )剖面分布曲线 ,并提出溶质运移初始穿透时间 (T初 )和完全穿透时间 (T末 )等概念以描述运移特征。在运移置换液浓度为 0 .0 4 mol/L时 ,T初 、T末 分别为 5、8左右 ,均比运移置换液浓度为0 .0 8mol/L时的 T初 (3.5左右 )和 T末 (6左右 )大 ;而在运移初始穿透时间时 ,运移置换液浓度为 0 .0 4 mol/L时的土壤平均吸持量为 6.38～ 7.2 7cmol/kg,小于运移置换液浓度为 0 .0 8mol/L时的土壤平均吸持量 (8.1 4～ 1 0 .36cmol/kg) ,表明运移置换液浓度增大 ,溶质运移较快 ,土柱吸持的溶质数量平均水平较高。运移相对时间 (出流液的土柱孔隙体积数 )为 1～ 5,溶质峰移动深度随运移相对时间的延长而增大 ,运移置换液浓度为 0 .0 4 mol/L时 ,土娄土的溶质峰移动深度与运移相对时间呈极显著线性正相关。根据化学动力学和过渡态理论 ,应用“S”型方程可定量描述饱和流运移过程土壤溶质吸持反应动力学特征。运移置换液浓度为0 .0 8mol/L时的反应速率常数比运移置换液浓度为 0 .0 4 mol/L时的反应速率常数大 2～ 3倍 ,相应的溶质吸持反应活化自由能变减小 ,表明运移置换液浓度增大 ,运移过程土壤溶质吸持反应速度加快。     

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。     

土壤溶质运移关键参数的确定方法评述

在溶质运移的基本方程的基础上,综合了国内外溶质运移参数确定的研究情况,对几种较新的参数确定方法从原理及应用上加以评述.     

两种典型溶质模拟污染物在沙性土壤中的运移试验研究

利用NaCl和荧光素钠溶液来模拟不同的可溶性污染物,选用沙性土壤作为介质,在室内进行一维渗流和一维弥散试验,比较在不同水力梯度情况下,不同污染物对不同补给距离测量点的污染情况。同时用蒸馏水对污染土壤进行淋滤,得到不同淋滤水力梯度下的地下水与土壤的修复情况。结果表明,污染物的运移性质与地下水及土壤的修复特性和污染物性质、水力梯度、测点到水源点的距离有直接相关关系。     

鹫峰国家森林公园土壤溶质运移特征研究

溶质在土壤中的运移受土壤结构、质地、水分含量、地被植物等因素的影响。在室内条件下,采用恒定水头法研究亮蓝在鹫峰地区土壤中的运移规律,得到同一样地不同深度下的亮蓝穿透曲线。研究结果表明:在鹫峰地区,溶质在土壤中存在明显的优先运移现象,土壤容重、孔隙度和饱和导水率均能影响溶质在土壤中的运移。     

基于人工神经网络的土壤溶质运移模拟与预测

在土壤质地、土壤容重和含水量一定的情况下,把土壤溶质运移时间和运移距离看作影响土壤溶质运移的主要参数,建立2个输入单元和1个输出单元的三层BP网络,对一维垂直土柱Cd2 的穿透试验进行了模拟和预测.其预测结果同数值解相比,R2=0.949,精度基本一致.可见BP网络预测模型反映了溶质穿透过程中,土壤溶质含量与运移时间和距离的动态关系;用BP网络预测土壤溶质含量的时空变化具有可行性,而且不需要建立具体的数学模型;工作量大大减小,不需要测定水动力弥散系数、阻滞系数等,具有很强的实用性.     

基于高光谱特征波长的冬小麦水分含量估测模型

【目的】以高光谱技术为核心,结合理化数据,建立快速、无损的冬小麦冠层水分含量估算模型,为利用高光谱技术进行小麦水分含量的无损检测提供参考。【方法】测定两种冬小麦的叶片、植株含水量,采集其光谱数据作SG平滑、一阶导数和二阶导数处理,分析其相关关系,构建冬小麦叶片和植株含水量的多种估算模型,进行精度评价。【结果】不同光谱数据处理中一阶导数变换能够显著增加与小麦含水量的相关性,叶片含水量在456 nm波长处达到了最大负相关,相关系数为0.87,植株含水量在457 nm波长处达到了最大负相关,相关系数为0.890 9;偏最小二乘回归构建的水分含量估测模型拟合精度优于线性和多元回归模型,线性模型采用R₆₅₀、SG₁₉₄₄、R′₄₅₆、R″₆₈₁构建的模型估测叶片含水量较好,估测植株含水量R₆₆₄、SG₆₆₃、R′₄₅₇、R″ ₆₈₁精度较高; 多元线性回归和偏最小二乘回归都是采用一阶导数变换构建的模型拟合精度最高,叶片和植株水分含量估测模型的外部检验R²分别达到0.803 2、0.867 0、0.854 0、0.885 6。【结论】小麦原始光谱一阶导数变换后能够显著提高与水分含量的相关性,利用PLSR方法构建的小麦水分含量估测模型拟合精度最高。     

人工湿地床体中水质指标迁移转化规律研究

在水力停留时间为1 d的条件下,研究了水平潜流人工湿地对生活污水的处理效果以及污水中水质指标COD、氨氮、总氮和总磷在湿地床体中的迁移转化规律。结果表明,污水中COD降解主要在湿地前端上部完成;氨氮浓度呈现随湿地流程延长而降低,随水位增加而增加的趋势;总氮浓度在湿地前端较高,而在湿地后端较低;磷浓度沿程不断降低,趋势性较为显著,该研究为湿地的设计及长期有效的运行提供了进一步的理论支持。     

雨养垄系水肥带状调控技术对大豆增产机理的研究

采用雨养垄系水肥带状调控技术,试验结果表明其不仅可改善土壤生态环境,扩大土壤生态容量,提高“能流”(水、肥、气、热)利用率,增加土壤速效养分和有效生物区系,而且可有效缓解土壤旱涝程度的发生、增强大豆抗旱涝能力,可为大豆优质高效、高产打下良好的生态基础。     

由膜孔灌水流推进和消退资料推求灌溉质量指标研究

[目的]寻求简化灌水质量指标推求的方法。[方法]根据膜孔灌大田灌水试验实测资料,研究相同流量不同次灌水的水流推进和消退规律,基于充分供水条件下膜孔灌入渗规律的特点,提出了利用膜孔灌大田水流推进和消退资料推求膜孔灌灌水均匀度和灌水效率的方法。[结果]随着灌水次数的增加,水流推进加快,消退变慢,积水消退时间明显延长;膜孔灌田面水流推进和消退曲线满足一元二次函数关系。随着灌水次数的增加,畦首渗水时间变化不大,尾部渗水时间变化较大;研究提出的简化灌水均匀度计算公式,能简单而有效地求得大田膜孔灌灌溉质量指标。[结论]该研究为膜孔灌技术要素设计和灌水质量评价奠定了基础。     

两相流分离鳃与浑水水力分离清水装置的集成试验研究

将两相流分离鳃与浑水水力分离清水装置(以下简称装置)进行集成试验研究.研究表明,把分离鳃沿径向悬挂在装置柱体中后,装置在溢流清水浊度相同的情况下,溢流流量增加了1.5～2.0倍.而且分离鳃的数量对其溢流也有一定的影响,随着分离鳃数量的增加,溢流相同浊度清水的流量也随之增加.     

基于光谱夹角的水体与城市信息区分研究

利用基于光谱夹角的方法来提取Landsat/TM影像中的水体与城市信息.研究发现,通过对TM影像的2-5波段进行光谱夹角计算之后,再利用Angle2、Angle3以及Angle4进行假彩色合成,合成后的影像减少了水体与城市之间的异物同谱现象,即有效减少了水体与城市信息提取过程中的相互干扰,从而增加了二者的区分度.     

基于Box-Jenkins方法的黄河水质时间序列分析与预测

采用基于Box-Jenkins方法的时间序列分析技术,对黄河上游甘肃兰州段、中游吴堡和下游山东利津段的水质进行了趋势分析和预测。选取对水质产生影响较大的两个污染因子化学需氧量(CODMn)和溶解氧(DO)1994—2003连续10a的月平均水质监测数据,借助Matlab和SAS统计软件,建立了ARIMA模型和乘积季节时间序列模型,并分析了这两个污染因子随时间推移的变化规律。结果表明:ARIMA模型和乘积季节模型能够用于短期水质预测,并且预测效果较好。黄河流域从上游到下游水质总体状况呈逐渐下降趋势,上游水质一般为Ⅱ和Ⅲ类,而中游和下游水质基本为Ⅳ、Ⅴ和超Ⅴ类。     

坡面水土保持措施影响流域产汇流特性值计算与分析

以甘肃省武都地区清水沟小流域为研究对象，通过实地调查和资料分析，推求出清水沟流域产流和汇水特征值，并求得其设计洪水过程线，同时通过模拟实验验证实地勘测成果，为提出和计算流域水力类泥石流体的起动安全洪水过程线服务。     

基于可持续发展量化方法的水资源优化配置模型研究

[目的]为水资源的科学分配提供理论依据。[方法]以"发展综合指标测度"(DD)做为量化可持续发展的方法,构建了基于可持续发展量化方法的水资源优化配置模型,并介绍了模型的求解方法。[结果]优化模型建立的目标函数为MaxDD(T)=Max{[EG(T)1β.LI(T)β2]},并对式中的参数进行了约束,约束条件体现了可持续发展的要求。采用了"遗传算法",以各水源分给各用户的水量作为决策变量,对决策变量进行编码并组成可行解集,通过判断每一个体的优化程度来进行优胜劣汰,从而产生新一代可行解集,如此反复迭代来进行模型求解。[结论]构建了面向可持续发展的水资源优化模型,为进一步科学分配水资源提供了新的思路。     

区域水资源可持续利用预警模型的初步研究

 对建立区域水资源可持续利用预警模型进行了初步的研究探讨。在选定包含目标层、准则层、指标层3个层次的区域水资源可持续利用预警指标及其体系框架的基础上,初步建立了一个实际可行的区域水资源可持续利用预警模型。