Hydrus-3D模型模拟田间点源入渗与水分再分布准确性评价

滴灌条件下水分入渗与再分布是评价滴灌灌溉效率的重要内容,通过Hydrus3D模型模拟单点源和点源交汇情况下水分入渗及其再分布过程,并利用田间试验实测资料进行验证。结果表明:采用Hydrus3D软件建立的模型可较好地模拟单点源水分入渗、水平湿润锋扩散过程及土壤剖面水分的分布情况,水平湿润锋距离的模拟值和实测值的误差在灌水结束时达到最大,且滴头流量越大,误差亦越明显,其中最大绝对误差为4.6 cm,最大相对误差达0.167,R2在0.95以上,F检验P值大于0.05,且RMSE在2.1以内;模型模拟的土壤体积含水量分布和实测值基本一致,模拟值和实测值的R2在0.90以上,F检验P值大于0.05,RMSE均小于0.07;湿润范围模拟结果和实测结果的吻合度较高。灌水结束后20 h,模拟土壤剖面含水量的分布情况与实测值基本一致,模拟值和实测值R2在0.575~0.652之间,F检验P值大于0.05,RMSE在0.013左右,双点源交汇区整个剖面模拟值和实测值R2为0.526以上,F检验P值大于0.05,RMSE均小于0.01,模拟结果较好,说明Hydrus3D模型可模拟土壤水分再分布情况。     

灌水量对包气带水分运移与滞留影响过程研究

包气带水是支持植被生长的关键因子,也是联系地表水与地下水、以及补给地下水的重要水源,为了解地表灌溉量和历时对包气带水分运移和滞留过程的影响,在陕西省泾惠渠试验站开展了夏玉米和冬小麦畦灌试验,应用实测数据和Hydrus-1D模型模拟包气带0~6 m土壤水分运移滞留过程,并对其水分平衡进行定量分析计算,结果表明:不同的灌水量、进水流量和灌溉历时会引起明显土壤水分运移滞留变化。夏玉米模拟期采用大流量、快速灌溉,剖面底部的渗漏量大,占地表总入水量的24.88%;冬小麦模拟期灌溉流量小、历时长,底部渗漏量小,占地表灌溉量的2.29%;夏玉米试验期内蒸发蒸腾量大于冬小麦,分别占地表总入水量的32.32%和27.33%,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例分别为18.15%和16.92%;夏玉米与冬小麦试验期内包气带土壤水分滞留比例分别为42.8%和70.38%,灌溉进水流量和历时是控制包气带水分滞留和进入地下水的关键因素。     

黄土覆盖区采动地表裂缝对土壤水分扰动影响的模拟试验研究

[目的]探究黄土覆盖区煤矿开采沉陷变形造成的地表裂缝对土壤水分变化的扰动效应,为采煤沉陷区土壤水分变化规律研究提供数据支撑。[方法]以典型黄土覆盖区的采煤沉陷区为模型,使用自主研制的开采沉陷地表裂缝模拟装置进行物理模拟试验,并在裂缝周围布设水分传感器,分析地表裂缝引起的土壤水分变化特征。利用Hydrus软件构建水文模型,结合物理模拟试验结果对数值计算模型进行优化。采用控制变量法,利用优化后的模型计算在不同裂缝形状、地形以及初始含水量条件下裂缝周围土壤含水量与非变形区土壤含水量差值。[结果]裂缝宽度主要影响土壤水分散失量的最大值,而裂缝深度主要影响散失量最大值出现的位置;裂缝对上坡方向和下坡方向影响规律存在差异,且坡度越大,差异越明显;土壤初始含水量越小,裂缝对土壤水分扰动程度越小;当初始含水量低于20%时,地表裂缝对土壤水分的影响范围不超过15 cm。[结论]在相同边界条件下,土壤水分模拟试验结果与物理试验数据变化规律呈现一致性,利用优化后的数值计算模型可以定量地分析黄土覆盖区土壤水分对采动地表裂缝的响应特征。     

基于Hydrus3D的陕西卤泊滩水盐运移建模方法研究

在陕西卤泊滩盐碱地治理中,从宏观和微观上提出了以“蓄”为核心,“改排为蓄、水地共处、和谐生态”的新模式。针对在新模式下水盐运移机理研究中仅采用大田实时监测和试验装置模拟研究,其方法单一、实时性差及试验成本较高等问题。本文采用在HYDRUS 3D软件。利用新模式下水盐运移建模、系统仿真和数值模拟的方法．达到实时模拟、动态控制、缩短试验周期和节约成本的目的,为新模式及机理研究提供了新的有效途径,是传统研究方式的补充。     

Hydrus模型在中国的最新研究与应用进展

美国国家盐土实验室开发的Hydrus模型主要用于模拟包气带中水、溶质和热运移过程,目前在世界各地得到广泛应用.本文筛选了CNKI和Web of Science数据库收录的2017—2020年间中国学者发表的347篇以Hydrus为主题的研究论文,系统分析我国在Hydrus模型领域的研究进展.结果表明Hydrus能够较好...     

半干旱地区包气带—饱和带水盐耦合模拟

通过GMS和Hydrus的结合,构建包气带—饱和带的水盐耦合模拟模型,以半干旱地区宁夏中卫某速生林高阶地为例,采用历史数据进行了验证,验证结果表明,该模型可有效模拟包气带—饱和带的水流运动和氯离子的运移情况。利用该模型对研究区的水盐变化情况进行分析,结果表明,研究区地下水流向为西北—东南方向,氯离子呈现放射状扩散趋势且与水流方向一致,受造纸废水灌溉的影响,地下水氯离子浓度逐年上升,且浓度累积速率不断提高。