基于遗传算法的田间尺度土壤水力参数与溶质运移参数优化

合理确定田间尺度土壤水力参数和溶质运移参数是保证农田土壤水盐动态模拟正确性的重要前提。本文开展了基于遗传算法(Genetic Algorithms,GA)与农田水文模型SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)耦合进行土壤水力参数和溶质运移参数优化的方法研究。在已有GA基础上引入了子体优生策略,并以完全嵌入方式耦合GA与SWAP模型。采用河套灌区曙光实验站的土壤剖面分层含水率(θi)和溶液浓度(cmli)、表土含水率(θsur)、实际腾发量(ETa)等观测资料,开展了田间尺度土壤水力参数和溶质运移参数优化的数值试验与相应分析。结果表明:(1)采用土壤分层信息(θi和cmli)作为观测数据,GA参数优化效果很好;(2)仅采用ETa作观测数据时,参数优化效果相对欠佳,需慎重使用,而结合ETa与θsur后可提高优化精度;(3)引入子体优生策略可提高GA的参数优化效率和精度。综上,结合GA与SWAP模型是优化田间尺度土壤水力参数和溶质运移参数的一种实用方法。     

层状土壤条件下地下滴灌水氮运移模型及应用

基于土壤水分运动的动力学方程和溶质运移的对流-弥散方程,考虑地下滴灌灌水器流量随时间的变化,建立了层状土壤地下滴灌施用硝酸铵(NH4NO3)条件下水氮运移的数学模型。利用均质砂土(S)、均质壤土(L)、上砂下壤(SL)和砂土夹层(LSL)四种土壤的试验数据对模型进行了验证。结果指出,考虑土壤中灌水器流量随时间变化可稍改善土壤含水率和硝态氮的模拟精度。利用验证后的数学模型研究了灌水器流量(1.1、1.75和2.6L/h)、灌水器与犁底层相对位置对地下滴灌水氮分布的影响,模拟结果表明灌水器流量对含水率分布的影响不明显,但灌水器流量的增大可明显增加20~40cm土层硝态氮含量;灌水器与犁底层相对位置对水氮分布影响显著,灌水器位于犁底层中(埋深25cm)土壤表层干土层较薄、水氮向下运移深度较小,有利于减小土壤蒸发和避免水氮淋失。     

土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布 特性影响试验研究

通过室内不同土壤初始含水量的注射灌水分入渗试验,研究了土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布特性影响。研究表明：注射灌的累积入渗量与时间呈幂函数关系,土壤初始含水量越大,相同入渗时间的累积入渗量越大。在出水口下方土壤水分湿润范围较大,土壤含水量也较大,而在出水口上方则相反。土壤初始含水量越大,土壤湿润范围越大,距离出水口相同距离的土壤含水量越大。以上研究可为进一步补充注射灌理论技术提供基础。     

MapGIS在电厂地下水溶质运移中的应用

在详细分析某电厂厂区水文地质条件的基础上,利用地下水溶质运移解析法,结合MapGIS空间分析中的DTM模块,对电厂厂区柴油储罐发生突发性泄露,非正常工况下造成地下水污染的影响进行预测评价。研究表明,柴油储罐在非正常工况下发生泄漏5年时,柴油污染晕最大影响面积为0.204 km~2,最远影响距离为660 m。     

稳定同位素示踪洛惠渠灌区水盐运动研究

洛惠渠灌区地下水补给源主要有大气降水和引洛河水.根据大气降水线和黄河水线,结合监测资料分析表明:部分高阶地只受大气降水补给,同时阶地影响侧向补给;埋深浅补给速度快,埋深大于10 m的地下水主要由冬季低温降水补给,地下水埋深大于11 m时,地下水电导率小而稳定,埋深越浅电导率平均值越大.     

基于MODFLOW模型滹沱河傍河地下水源地保护区划分

科学合理地划分地下饮用水源地保护区,能够以最精准的范围和较低的经济成本来预防水源受到污染。基于MODFLOW模型对石家庄市滹沱河新调整的地下水源地的地下水流场进行模拟计算,采用MODPATH计算了2种不同工况下示踪粒子反向运移100和1 000 d的运移轨迹。结果表明,2种工况下示踪粒子在100 d末的平均运移距离分别为0.54和0.49 km;示踪粒子在1 000 d末的平均运移距离分别为6.1和5.6 km。此外,还分析了入渗场使用条件下地下水流场的变化。分析2种工况的计算结果表明,水源地的抽水井概化成井群时,示踪粒子反向运移的轨迹几何形状更加规则,且迁移距离相对较短。同时,考虑到入渗场补水情况,故将整个入渗场范围纳入一级保护区。     

溶质运移理论的发展

关于土壤或地下水受到污染的问题,其实质是可溶性污染物在水流作用下在土壤或含水层中的运移结果,研究此问题而兴起的一门学科就是溶质运移理论。介绍了溶质运移模型、溶质运移的室内外试验研究成果和溶质运移数值模拟方法的研究现状。     

引黄灌溉对土壤含盐量的影响分析与对策

盐分是作物生长所必须的微量元素,但土壤含盐浓度超过作物正常的耐盐力,将会使作物产生生理干旱,扰乱作物正常的生理代谢,影响作物的生长,从而影响作物产量或绝产。通过分析引黄灌溉对灌区土壤含盐量的影响,探索土壤含盐量与引水灌溉的关系,研究水盐运动规律,寻求更好调控水盐的新方法,对山东省引黄灌区的节水改造与盐碱地改良、防治有一定的实用意义。     

不同渗漏强度下淹水土壤中NH_4~＋－N转化运移的数值模拟

文中提出了淹水土壤中以氧化－还原分异现象为基础的ＮＨ＋４－Ｎ转化运移的数学模型，通过不同渗漏强度下淹水土壤表施碳铵后的土柱试验验证了混合有限解析解数值模型，进而模拟了不同水肥管理条件下淹水土壤中ＮＨ＋４－Ｎ迁移及分布。     

滴灌水分运动研究进展

水资源短缺问题严重的制约着干旱半干旱地区农业和经济的可持续发展,高效的节水技术是缓解水资源紧张的重要手段。滴灌是目前最有效的一种节水灌溉技术,并广泛的应用在干旱半干旱地区。为了更好的利用该技术,许多专家和学者对该技术条件下的水分运移规律进行了大量的研究。本文将详细介绍这些研究方法和成果,为今后的研究提供一些参考。