盐渍化土壤环境下微咸水利用模式探讨

为探讨盐渍化土壤环境下微咸水的利用模式,在内蒙河套灌区的典型盐渍化试验区开展了微咸水灌溉试验,并针对盐渍化土壤的空间变异性,以试验实测数据及SWAP模型为基础构建了区域土壤水盐运移模型系统。田间试验结果表明,在盐渍化土壤上进行咸水灌溉,生育期土壤呈积盐状态,但其未对作物生长及产量构成较大威胁;基于区域土壤水盐运移模型系统进行了不同微咸水利用方案的数值试验,结果显示,生育期各方案都有所积盐,但经过秋浇灌溉后,土壤积盐大幅度减少,研究区整体处于脱盐状态,并得出盐渍化土壤条件下对区域土壤环境影响较小的生育期咸淡水轮灌优化方案,即1水90mm （淡水） 、2水75mm （淡水） 、3水115.5mm （3.84g/l微咸水）、4水115.5mm （3.84g/l微咸水） 的 “淡咸咸” 灌溉模式。     

河西走廊（疏勒河）项目灌区地下水动态预测研究

在充分收集以往研究成果资料基础上，利用现代综合勘察手段，查清了流域水资源形成条件以及盐碱土分布和演化规律，运用先进的数值模拟技术，开发了流域三维地下水水流、溶质运移模型和灌区土壤水一地下水联合模拟预测模型。利用数量化理论估计方法确定区域水文地质参数，建立了基于遗传人工神经网络的二元土壤盐渍化敏感性分析，开展现状条件和规划条件下流域三个灌区的地下水水位和水质预测以及地下水可开采量的评价。研究项目为流域农业和社会经济的可持续发展及水资源的合理开发、调配和利用、灌区输、排水工程设计、土壤盐渍化改良及环境影响评价等提供科学依据。     

饱和-非饱和流溶质传输的数学模型与数值方法评价

本文在土柱实验基础上,建立了适合于盐渍化土壤特征,考虑吸附作用与不动水体共同影响下饱和-非饱和流溶质传输的数学模型.利用水盐数据自动采集系统进行蒸发、入渗及再分配条件下水盐传输实验模拟。以单元Pecle’数和Couiant数为评价标准,对公认为有较高精度的三种代表性数值方法在稳定流状态下及蒸发-再分配实验状态下进行系统模拟对比与评价研究。表明在Cr≤0.5,Pe≤100时,特征-有限元法在克服数值振荡和数值弥散等计算困难,提高计算效率与精度等方面较其余两方法具有明显优越性,能精确地描述本研究土壤溶质传输的基本特征,可供北方浅地下水埋深灌区水盐监测与预报使用。     

大型灌区土壤—水环境中溶质迁移动态的谱系模拟

灌区土壤盐渍化和土壤-水环境污染的防治是当今学科前沿普遍关注的热点，也是21世纪保护干旱地区人工“绿洲”的持续效用和实现农业可持续发展的重要问题，以中国北方大型灌区-河套为实现，在完成土壤水盐数据自动采集系统的开发研制、饱和-非饱和流土壤水盐运动参数的实验测定、含有吸附作用和不动水体溶质迁移数学模型的建模和确认求解该模型的特征-有限元计算方法研究的基础上，针对灌区的概念模型和土壤-水环境特征和灌排条件，进行了多因子、多层次、多种组合的溶质迁移动态的系统模拟，获得了114幅系统模拟图谱，经灌区内2处Lysimeter的实验对比和灌区外土壤普查检验证实，成果可靠，查算简便实用，可供相似灌区水土工程规划设计、水盐监测实施和管理预报应用和参考。     

宁夏沙坡头灌区土壤盐渍化影响因素分析

基于宁夏第五次土壤盐渍化调查数据,以宁夏沙坡头灌区为对象,分析高位灌区对低位灌区土壤盐渍化的影响,系统阐述地下水埋深、矿化度与土壤盐渍化的关系,得出:1南山台子扬水灌区对低位灌区的影响范围为350~550m,由高位灌区前沿向低位灌区延伸,土壤盐渍化程度由重变轻;2根据地下水埋深与土壤盐化模型分析结果,春灌前地下水埋深越小,土壤盐分积累越快,含盐量越大;3地下水矿化度的大小影响土壤盐渍化的程度,矿化度越大,土壤盐渍化程度越重。     

土壤中溶质运移韵研究现状及问题

随着土壤盐渍化和环境问题的日益突出，以研究土壤水中的溶质在土壤中运移过程、规律和机理的土壤溶质运移理论已被环境科学、土壤科学、农田灌溉等各个相关领域学者关注。简要介绍了土壤溶质运移理论的发展过程和国内外学者数十年来关于土壤溶质运移的研究成果，对数值模拟的研究现状、数值计算方法的应用、水动力弥散系数和延迟因子2个重要参数的测定等内容进行了一定评价，讨论了目前土壤溶质运移理论研究的不足之处。     

干旱区平原水库渗流及下游土壤盐渍化分析

为预测平原水库蓄水对下游生态环境的影响,在非饱和土力学理论的基础上,利用ABAQUS有限元软件模拟某大型平原水库蓄水后坝体坝基的稳定渗流形态,得到大坝下游的地下水埋藏深度,对比地下水临界深度,判断是否会出现土壤盐渍化现象。计算结果表明：①水库蓄水水位越高,渗流速度就越快,相应水库下游土壤盐渍化的范围也越广。②水库渗漏补充下游地下水,抬高地下水水位随着时间的推移最终会达到稳定状态,此时由水库蓄水引起的土壤盐渍化的程度和范围都达到极限。根据实际工程监测数据与本文计算结果中相对应部分的对比,证明所采用的方法基本可靠,可为平原水库周边土壤盐渍化的防治提供依据。     

基于WET的红寺堡灌区土壤盐渍化分布特征研究

宁夏中北部黄河灌区的土壤盐渍化问题已经成为影响宁夏农业生产的重要问题之一,红寺堡灌区是宁夏扶贫扬黄灌溉工程重点开发的新灌区,土壤盐渍化问题尤为严重,急需治理改良。本文分析了潜水位埋深、地质、水文地质条件等与土壤盐渍化的关系;同时,在宁夏首次应用WET土壤水分温度电导率速测仪(以下简称WET)测试了灌区土壤的电导率等参数,对土壤盐渍化进行了评价。结果表明:在红寺堡灌区,潜水埋深自北向南逐渐增大,TDS浓度自北向南逐渐减小,全盐量的变化也是由北向南逐渐减小。地下水位埋深浅,地下水TDS值高的区域土壤盐渍化严重。在红寺堡镇、海子塘、甜水河脑及上游地段土壤全盐量达到了区内最大值,这些地区土壤盐渍化严重,其中甜水河脑及上游地段属于重盐渍化区。     

河套平原次生盐渍化地区地下水动态调控模拟研究

在盐荒地野外水盐运移试验的基础上,建立了基于饱和-非饱和带的土壤水盐运移模型,以地下水埋深为调控关键因子,利用HYDRUS软件模拟了河套灌区荒地不同时段的不同控制地下水埋深条件下包气带水盐变化规律。通过模型反算,定量确定了不同时段防治盐渍化的地下水埋深临界值。模拟结果:在年内2~3次灌溉淋滤的条件下,3月-6月份(春融返盐期)控制地下水埋深大于2.4~2.7 m,7月初-9月初,控制地下水埋深大于1.8~2.1 m,9月中旬-11月中旬(秋浇积盐期),控制地下水埋深大于1.5~1.8 m,11月下旬-3月上旬(冬封期)控制地下水埋深大于2.0~2.3 m可使0~50 cm土层的全盐量基本小于0.2%,处于非盐渍化状态。研究结果可为河套平原次生盐渍化区水盐运移调控和盐渍化改良提供借鉴和依据,具有重要理论和应用意义。     

黄河下游影响带(河南段)土壤盐渍化分析评价

以黄河下游影响带河南段土壤盐渍化监测资料为依据，对土壤盐碱化程度进行了评价，分析了土壤盐渍化影响因素。指出小浪底水库运行后河床侵蚀下切、河水位下降引起黄河影响带地下水位下降，这对消除土地盐碱化有利，而黄河下游不断流和引黄灌区引水的增加会导致土壤盐渍化的产生。建议加强引黄用水与地下水开发的统一管理，以有利于改善生态环境，减少土地盐碱化。     

畦灌施肥地表水流与非饱和土壤水流-溶质运移集成模拟：Ⅰ模型

本文基于零惯性量方程和一维对流-弥散方程建立起畦灌溉施肥地表水流溶质运移模型，并利用HYDRUS-2D软件模拟二维非饱和土壤水流溶质运移过程，以一维地表水流溶质运移模拟得到的通量条件作为二维非饱和土壤水流溶质运移模拟的上边界，利用编制的程序将两个模型进行集成，构建起畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型。基于多时段分步迭代计算方法，实现沿畦长地表入渗溶质通量动态变化条件下的二维非饱和土壤水流溶质运移模拟。     

蓄水条件下蓄水沟水体与相邻土壤的盐分运移规律研究

在盐碱地治理“改排为蓄，水地共处，和谐生态”的卤泊滩模式中，通过调整蓄水沟水位高低和含盐浓度的动态变化，使土壤中盐分扩散运移，循环加速压盐，改变土壤盐分在垂直方向上的分布，从而实现对盐碱地的治理。本文通过试验和数值模拟的办法对这一新的机理给予研究。在蓄水条件下，对水体与土壤相邻体进行室内试验观测盐分扩散及平衡规律；针对研究对象，建立盐分运动数学模型，并进行模拟计算。分析了蓄水水位高、水中盐分浓度小情况下，土壤中盐分快速扩散到水体中，以及蓄水水位低、水中盐分浓度高情况下，水体中盐分快速扩散到土壤中的运移规律     

基于Richards方程切换的土壤水流及溶质运移数值模拟

根据每个节点的土壤水分状态来选择合适的Richards方程形式,并用隐式迭代算法求解,得到一种用于模拟土壤水盐运移过程的通用方程切换方法。该方法能自由切换任意节点的控制方程,从而充分利用水头型和含水量型Richards方程的优势,适用于所有主流的迭代求解算法。成功将该方法应用于非均质土壤饱和-非饱和的溶质运移过程模拟。通过室内及数值试验,证明其在干燥砂土淋盐及干湿交替上边界的土壤积盐等普遍难题中,相比传统数值算法能大幅度提高计算效率和精度。本文方法对大区域饱和-非饱和水流运动及溶质运移数值模拟具有显著优势及应用前景。     

田间条件下土壤氮素运移的模拟模型Ⅰ

将土壤ＮＨ４＋和ＮＯ３－视为土壤溶质，根据土壤溶质运移原理，选用描述土壤溶质运移的对流－弥散模型，建立了一个田间条件下土壤氮素运移的数值模拟模型模型中考虑了矿化、生物因持－释放、土壤氨挥发、硝化和反硝化等转化作用，并用线性模式描述土壤铵吸附，作物根系吸收也在源汇项中．各转化参数均需用土壤温度和湿度进行修正，所建模型为土壤水、热和氮素联合模拟模型．对联合模型中水盐运动模块用经典试验作了检验     

Indicators of the Seasonal Cycle of Total Dissolved and Adsorbed Salts under Irrigation

This article describes the evaluation of indicators computed with a numerical simulation model of soil water and solute flow against field measurements of the amount of adsorbed and dissolved salts. In the Mediterranean environment,characterised by hot, dry summers, a field experiment on irrigation of vegetable crops with saline and tubewell water was carried out between 1988 and 1996 at a site near Naples, Italy. The investigation was carried out on a clay-loam soil classified as Argiustolls. Irrigation treatments were: tubewell water (no addition of NaCl), addition of 1.25, 2.5, 5 and 10 g_NaCl L^-1. Three irrigation intervals were applied until 1995: 2, 5 and 10 days. In 1995 all plots were irrigated on pre-selected days of the year, but the amount of water was equal to 100%, respectively 75 and 50% for the three irrigation treatments. Except 1996, all plots received consistently the same irrigation and salinity treatment, although different crops were grown on the same plot during the 8 yr experiment. In 1996, the indicator of soil salinity was used to evaluate the salt accumulation in the soil after a long time of saline irrigation. The indicator applied was the total amount of dissolved and adsorbed salts measured and simulated, in this way observation and model calculations are truly comparable. The aims were to evaluate the accuracy and relevance of salinity indicator computed by means of a numerical deterministic model describing water and solute transport SWAP. Total amount of salts were determined on soil samples, collected through the irrigation season on the treatments 0 and 5 g_NaCl L^-1. The samples were taken at three depths. The CEC and soluble salt were measured, beside the initial (prior to saturation in the laboratory) composition of the soil samples. Total dissolved and adsorbed salts were calculated throughout the irrigation season with the model SWAP. Calculated salt concentration was compared with observed soil composition to assess the accuracy of model calculations.     

农业水文SWAP 模型及其应用研究进展

SWAP（Soil-Water-Atmosphere-Plant）模型是近几年发展迅速、在农田水利与土壤科学等领域应用较广泛的农业水文模型,主要用于对作物灌溉制度的制定与评价、地下水位埋深动态变化的预测、土壤溶质（盐分、化肥、农药）运移预测、作物生长与产量预测等。本文对SWAP 模型进行了简要介绍,总结了SWAP 模型在田间尺度上模拟土壤水盐运移变化、地下水位变化、农田排水量、作物生长过程及水分生产力等几个主要方面的研究,以及SWAP 模型与其他模型耦合联用,使模型能够由田间尺度向区域尺度扩展,得到更好的应用和推广。提出了模型在应用时需要注意的几个问题及建议,使SWAP模型变得更加完善。     

两区模型和变密度模型溶质运移试验对比分析

为验证两区模型和变密度模型描述海水入侵过程中溶质运移现象的可行性,先后采用内径为9和11 cm的土柱进行室内稳定流土柱试验,讨论两区模型相比普通CDE模型的优点,以及采用直径10 cm,高300 cm土柱进行溶质运移试验,并应用非均质两区模型和过渡带变密度模型对验证结果作分析比较.采用决定系数和均方误差作为模型验证评价指标,结果表明:两区模型较普通CDE模型能更准确地模拟D9和D11土柱中溶质运移的整个过程.在模型对比土柱试验中两区模型和变密度模型都能很准确地描述溶质运移,说明两区模型在海水入侵模拟试验中存在应用的可能性.在数值模拟过程中同时发现流速基本不变的情形下,随着尺度的增加,溶质运移过程中的弥散系数也增大,且产生尺度效应,故需进一步作室外参数修正.     

潮流物质输运过程数值模拟中的误差传递、放大及修正

用二维潮流物质输运模型模拟河口流动的计算中，河道中会发生非物理的物质含量增高的现象。经分析发现，水流和物质输运子系统间，以ADI方法计算水流场而产生的可允许水位误差，造成物质输运模拟时水流量不严格守恒，导致物质输运计算误差积累放大。提出水位水量平衡修正模型，解决了子系统间计算模拟误差传递放大问题，避免了二维潮流物质输运模拟计算中非物理的物质含量增高现象发生。     

基于动网格模型的弹簧式灌水器流场数值模拟研究

弹簧式灌水器因其灌水均匀,流量稳定等优点得到广泛应用,但由于弹簧式灌水器内部结构复杂,进一步研发和优化受到阻碍,为获得灌水器流道相关水力性能的关系,采用动网格及UDF(用户自定义函数)技术,对弹簧式灌水器的流动进行了三维静态及三维动态数值模拟对比研究,将计算值与试验值对照分析,获得水头损失、上下游压差力与流量之间的关系。结果表明:三维动网格模型与三维静网格模型的计算精度接近,但三维动网格模型能更真实地模拟出三维静网格模型所不能反映的运动边界。