层状土入渗试验中指流发育的分形特征及入渗规律

土质结构差异较大的层状土入渗过程中易出现指流.为了了解层状土下层介质对指流发生发育的影响,以三种不同粒径的石英砂为下层介质和以砂壤土为上层介质进行了室内积水入渗的染色示踪试验.结果表明,下层介质粒径越大越易出现指流,且指流行进速度越快.指流发生后,入渗过程趋向于稳定,且下层土壤粒径越大,稳定入渗率与累积入渗量越小.采用湿润面积和湿润比描述指流发育的宏观特性,发现湿润面积和平均湿润比都随时间而增大,表明湿润锋趋于均匀.为定量研究层状土入渗中指流发育的分形特征,采用像素点覆盖法编制了计算染色示踪试验中分形维数发育的Matlab程序,对程序进行了验证并计算了四组试验指流发育的计盒维数.结果表明指流分布具有明显的分形特征,下层介质粒径越大计盒维数越小,且计盒维数随时间而增大.     

利用SPAC模型对冬小麦蒸散发的研究

根据SPAC模型对不同灌水处理下冬小麦返青至成熟期田间水热传输及转化规律的数值模拟结果，拟合了根据地表以下1m土层贮水量和参考作物腾发量进行农田蒸散发估算的经验公式。利用经验公式和SPAC模型对不同灌水处理和不同潜水埋深下冬小麦返青至成熟期的蒸散发进行了计算，结果吻合良好。     

基于AquaCrop和NSGA-Ⅱ的灌溉制度多目标优化及其应用

为了有助于在干旱区非充分灌水条件下制定合理的灌溉制度,构建了基于作物生长模型(AquaCrop)及多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)的灌溉制度多目标模拟-优化模型。利用甘肃石羊河绿洲2014—2015年不同灌水和覆膜处理下的春小麦田间试验数据对AquaCrop模型进行了率定与验证,并采用历史气象数据(1963—2016年)通过优化适线法确定了降水量保证率为25%、50%、75%的不同典型年,以最大产量及最小灌水量为目标对模型进行求解,得到了不同条件下灌水量与产量之间的关系曲线,分析了覆膜对于优化结果的影响,并分别对农户与农场两种类型的生产者进行了决策分析。结果表明:(1)作物的边际产量随着灌水总量的增加而减小,优化灌溉制度后的作物水分生产函数可以表示为二次函数。(2)覆膜的增产效应随着灌水量的增加而减小。(3)灌水次数对不覆膜条件下的产量影响较大,因此总灌水量小时应选择灌水次数少的灌溉制度,而总灌水量较大时,可采用灌水次数多的灌溉制度。(4)对不同的决策者采用不同的功效系数可以实现多样化的灌溉决策。     

模糊优选方法在济南城市防洪标准中的应用

探讨了城市防洪标准多目标多层次评价指标体系的建立、指标权重的计算、方案优属度的计算以及模糊决策模型的选择.针对济南市的实际情况,分析了济南市的城市防洪标准现状,根据防洪标准逐步提高的原则,初步拟订5个城市防洪标准方案,建立了包括政治、社会、经济和环境四个评价效果共12个影响指标的防洪标准优选指标体系,采用信息熵方法确定权重,及多目标模糊优选模型对济南市防洪标准进行优选,最终得到相对最优的城市防洪标准方案.     

叶尔羌灌区冬小麦生育期SPAC水热传输的模拟研究

本文应用土壤水动力学、微气象学和能量平衡原理，建立了作物生育期土壤-植物-大气连续体(SPAC)的水热迁移和转化模型，并采用全隐式有限差分方法进行离散，通过自动调节计算步长和反复迭代等方法设计了数值模拟程序.运用本模型对新疆叶尔羌河流域地下水均衡场1995年3月～6月冬小麦返青至成熟期的田间水热状况进行了模拟.结果证明，该模型较真实地反映了非冻结期作物生长过程中土壤中的水热状况以及地表和作物蒸散发的动态变化过程，可用于墒情预报以及农田蒸散发的研究。     

潜水蒸发研究进展

在有关研究成果的基础上,论述潜水蒸发的主要研究方法,归纳了裸地和植被生长条件下潜水蒸发的常用估算方法。指出未来应加强植被生长条件下潜水蒸发的试验观测,在水循环过程综合研究的基础上深入分析不同条件下的潜水蒸发规律。     

计算层状土稳定入渗率的饱和层最小通量法

根据土壤水动力学原理,提出了计算多层土壤稳定入渗率的饱和层最小通量法。采用HYDRUS-1D数值模拟软件,模拟了不同土壤表面水头、多层土壤特性下的稳渗过程,根据模拟结果对饱和层最小通量法进行了检验。结果表明,这种计算多层土壤稳渗率的方法物理意义明确、误差较小。与改进的Green-Ampt公式相比,该方法不需要考虑下层土壤的进水吸力,同时考虑了多层土壤对入渗的影响,更适用于实际情况下分层土壤稳定入渗率的估算,可以为水资源量评价、环境污染评价和相关工程设计等领域提供理论依据。     

不同防渗措施对渠道渗漏量及周边土壤水分的影响

在西北内陆干旱区的石羊河流域采用静水法进行了复杂层状土情况下混凝土衬砌、卵石衬砌、渠床压实处理及黏土衬砌和渠床压实处理4种渠道的渗漏试验,并实时监测了入渗影响下周边土壤含水率的变化。渠道渗漏过程和土壤水分的动态响应数据均表明,该试验条件下渠床压实处理渠道和渠床压实处理及黏土衬砌渠道渗漏强度均小于混凝土和卵石衬砌渠道渗漏强度。其中,渠床压实处理及黏土衬砌渠道渗漏量最小,渠床压实处理渠道渗漏量次之,随着时间的推移,混凝土衬砌渠道渗漏量要稍大于卵石衬砌渠道。结合对各渠段进行的土壤机械组成和饱和导水率的分层测试结果以及双环入渗试验结果,得到以下结论:在该地区,当渠床附近土壤呈压实和弱透水特性时,会显著降低渠道渗漏强度,而其他防渗措施(如混凝土、卵石衬砌)产生的影响次之。     

层状土条件下混凝土衬砌渠道渗漏及土壤水分分布的数值模拟

基于我国西北干旱区石羊河流域复杂层状土条件下进行的混凝土衬砌渠道渗漏试验,建立了考虑混凝土衬砌层和层状渠床的饱和一非饱和有压土壤水入渗模型。采用HYDRUS-2D对渠道渗漏和土壤水分分布进行了数值模拟研究。模型模拟结果和实测渗漏量、实测渠道周边土壤含水率等吻合较好,表明该模型对于模拟复杂层状渠床情况下的渠道渗漏比较可靠。在此基础上,进一步模拟分析了渠道衬砌和土壤层状结构特性对渠道渗漏产生的影响,以及层状土和均质土在湿润峰行进方面的区别。结果表明渠道渗漏强度受渠道衬砌形式的影响最大,其次为渠床附近的弱渗透性土层,而层状渠床下强渗透性土层具有一定的减渗作用;均质土和层状土在渠道渗漏量相近情况下,土壤水分分布具有较大不同。     

冬小麦田间墒情预报的BP神经网络模型

土壤墒情预报是农田适时适量灌水的基础。田间土壤水分的变化受到外界气象因素及土壤特性、作物长势等的影响，关系比较复杂。本文利用北京市永乐店试验站冬小麦返青后的土壤水分试验资料，建立了土壤墒情预报的BP网络模型，模型中同时考虑了多个因素对土壤贮水量的影响。利用部分实测资料对网络进行训练，然后对2年不同灌水处理下的土壤贮水量进行预测，取得了较好的效果，表明BP神经网络用于墒情预报是可行的。