一个预测作物根系层储水量动态变化的概念性随机模型

本文在文献「１」「２」的基础上，构造了色噪声劝下的根系层府水量动态的概念生随机模型；利用数值方法对模型进行求解，得到了根繁层储水量的概率密度函数，利用禹域站大型蒸渗 １９９７年冬小麦反青期的观测资料对模拟结果进行限验证，验证结果表明，本文建立的概念性随机模型是有铲的，可以用于田间墒情预报。     

根系层储水量对随机腾发响应特性的初步分析

将潜在腾发量分成趋势分量与随机分量两部分，且假定该随机分量标准化后为正态白噪声过程，结合水量平衡方程推导出根系层储水量满足的随机微分方程.利用随机微分方程理论分析了土壤根系层系统中系统状态变量一根系层储水量对随机输入的响应特性，包括变量的转移概率密度、均值和标准差.利用田间墒情监测资料对理论模型进行了初步验证。     

根系层储水量对随机滕发响应特性的初步分析

将潜在滕发量分成趋势分量与随机分量两部分，且假定该随机分量标准化后为正态白噪声过程，结合水量平衡方程推导出根系层储水量满足的随机微分程。利用随机微分方程理论分析了土壤根系层系统中系统状态变量一根系层储水量对随机输入的响应特性。包括变量的转移概率密度、均值和标准差。利用田间墒情监测资料对理论模型进行了初步验证。     

考虑下界面水分通量的棉田土壤水分模拟研究

考虑根系层下界面水分通量,以根系层土体水量平衡方程为依据,构建了棉田土壤水分模拟模型.用2006-2008年山西省水利职业技术学院灌溉试验基地棉花生长季的土壤水分观测数据,对该模型进行参数确定和试验验证.结果表明:采用的根系层储水量模型的模拟计算值与实测值吻合较好,其相关系数达到0.916 3,F检验结果达到显著水平.模型用于其他地区时,土壤供水系数、作物系数和下边界通量等具体参数必须通过田间试验获得.     

作物根区底部土壤水分向上运移通量的计算方法

本文用河北雄县试验站的实测资料验证了一维土壤水动力学模型—WAVE模型(Water and Agrochemicals in the Soil and Vadose Environment)，率定了土壤水力学特性参数和作物根系吸水函数。在此基础上，应用该模型模拟不同地下水埋深和不同作物腾发量条件下根区底部向上水分通量的变化，从而得到地下水对根层的补给量与根层土壤储水量的关系。把这一关系用于制定和评价灌溉制度的水量平衡模型当中，提高了模型的适用范围和模拟精度。     

农田土壤水分二区模型的研究

本文考虑作物根系吸水的特性,把农田土壤水分变化层分为包含根系的根区和无根系的储水区,以土壤-植物-大气连续体物质能量运动原理和土壤水动力学理论为依据,构建了农田土壤水分二区模型。对该模型的简化,即可得到了两个现在常用的描述土壤水分变化的概念性模型,表明本文提出的土壤水分二区模型是一通用式。对其中考虑下界面水分通量的概念性模型与二区模型进行了比较,结果表明,二区模型拟合精度较高,其复相关系数达到0.91以上,由二区模型计算的蒸发蒸腾量和根区下界面水分通量与实测值有更好的一致性。     

山西临汾麦田土壤水分动态模拟研究

田间土壤水变化的概念性模型包括根区土体水量平衡、根区下界面水分通量和作物蒸发蒸腾量等模型。根据山西临汾灌溉试验站2009年与2010年冬小麦试验资料,采用田间试验与理论分析相结合的方法,利用作物蒸发蒸腾模型、根区下界面水分通量模型进行了麦田土壤水分动态模拟。结果表明:田间土壤水分变化概念性模型计算的麦田土壤储水量与实测值有较好的一致性,模拟计算值和实测值的相关系数为0.958 7,拟合精度和预测精度均较高,相对误差为4%～12%。     

利用精确的田间实验资料对几个常用根系吸水模型的评价与改进

本文利用大型蒸渗仪测得的作物腾发量、中子水分仪观测的土壤水分和准确测定的根系密度分布资料，对常用的几个宏观的权重因子类的根系吸水模型-Molz-Remson(1970)模型，Feddes(1978)模型，Selim-Iskan-dar(1978)模型以及作者对上述模型进行修正所得的几个根系吸水模型进行了验证和评价；利用修正的Feddes模型的计算结果对根系从不同土层吸水的分布进行了分析。结果表明，Molz-Remson(1970)模型、Feddes模型以及Selim-Iskandar模型模拟根系吸水所得的土壤水分剖面与实测值之间存在比较严重的偏差；利用Feddes模型中的土壤水势影响函数(Feddes reduction function)对Molz-Remson模型和Selim-Iskandar模型进行修正后结果没有得到改善；利用根系密度函数对Feddes模型进行修正后，计算结果与实测值吻合很好，总体偏差由修正前的24.7%降低为5.7%.     

根系吸水模型建立方法研究进展

目前根系吸水速率无法实际测定，为了获取根系吸水模型中的参数，验证分析根系吸水与各影响因子之间的关系，或探索植物利用土壤水分的一般规律，常常需要确定根系吸水速率的时空分布。主要归纳了建立根系吸水速率的不同方法，为建立根系吸水模型提供实际参考价值。     

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究Ⅰ:模型

本文开展了冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移的耦合研究，建立了可以同时动态模拟冬小麦生长过程与SPAC水热运移过程的动力学模型-WheatSPAC模型。模型中，采用有限元差分格式进行土壤水热运移的数值模拟；采用双层模型进行冠层水热运移的模拟；采用改进的Feddes根系吸水模型及负指数分布形式的根系密度模型，实现土壤与冠层的耦合；通过生育阶段、干物质生产、干物质分配等过程的模拟，建立了冬小麦生长的机理性模型；通过对冬小麦叶面积指数、株高、根系分布的模拟，实现冬小麦生长与SPAC水热运移的耦合。     

Simulation of water allocation and salt movement in the root zone

This paper is concerned with the simulation of the water allocation and salt movement in the root zone of a particular crop. A mathematical model of four ordinary differential equations is developed. The model performs water balance and salt balance in unsaturated and saturated regions of the root zone. It is a lumped input and lumped parameter conceptual model, which considers the average soil moisture and salt concentration in the root zone. The equations are solved numerically over the time period of the growing season. Precipitation and irrigation water are treated as inputs.The analyzed results indicate that, for the shallow water table case, the water table elevation has an important effect on the soil moisture depletion dynamics of the unsaturated zone. An appreciable amount of water from the saturated zone is transferred through capillary rise to the unsaturated zone particularly in the case of sandy loam soils. It was found that the water table elevation varies significantly during the growing season.The salt movement simulation indicates a salt concentration build up in the unsaturated zone during the growing season. Contours of equal crop yield reduction as a function of the unsaturated zone initial salt concentration and the irrigation water salt concentration are obtained.The model was tested with data from the Mashtul Pilot Area in Egypt and its performance was satisfactory.     

基于随机微分方程的流域汇流模型

摘要：针对水文过程中存在的许多随机不确定性因素,本文以Nash模型为基础,利用随机微分方程理论,在确 定性汇流模型中引入随机输入项,建立了输入具有白噪声特性的随机Nash汇流模型,求解得到出流过程均值和 方差的解析解和数值解,并利用出流过程的均值和方差确定各时刻出流过程的概率分布。该方法借助于各时刻的 方差得到流量过程的分布概率,从而考虑预报的不确定性,为防洪决策提供预报值的不确定度,有利于降低水库 调洪风险率。     

土壤水热与根系吸水模型研究进展及其在西藏研究展望

在土壤根区水分运动规律的研究中,通常以土壤水热耦合模型来定量描述和预测土壤水分变化规律,以根系吸水模型来模拟作物根区根系吸水机理及过程。西藏高寒地区低压低氧、强辐射、近地层冷热交换频繁,加之土层稀薄,浅层土壤水转化过程复杂,作物生长受水热胁迫影响较为明显,作物根区的水热耦合作用对根系吸水及能量传输和物质运移影响显著。为了进一步探求西藏地区特殊水热条件下的根区水热运移机理,摸清西藏高寒区作物根系吸水规律,就国内外土壤水热耦合模型和根系吸水模型的相关研究做了综述,针对西藏地区特有的水热条件,建议将水热耦合模型与根系吸水模型结合应用,构建考虑水热耦合因素的根系吸水模型,以更好地适应当地实际,揭示根系土壤水分运动规律。     

葡萄根系分区交替滴灌的土壤水分动态模拟

在根系分区交替滴灌土壤水分动态和根系分布试验观测的基础上,提出了葡萄二维根系吸水模型,并确定了与土壤表层含水率有关的棵间土壤蒸发方程,然后在土壤水分运动基本方程的基础上结合交替滴灌的入渗特性,建立了根系分区交替滴灌的土壤水分动态模型(APRI-Model),模型考虑了该种灌水方式下棵间土壤蒸发和根系吸水的变化特征。通过与田间实测值进行比较,结果表明,模型的均方差在0.01~0.022cm3/cm3范围内,模拟值与实测值的平均相对误差在10%左右,因此,认为模型能很好的模拟干旱区蒸发力较大和作物根系分布不均匀条件下的土壤水分动态。     

Optimal Allocation of Monthly Water Withdrawals in Reservoir Systems

In this study, a water balance equation was derived and theperformance of a project was analyzed. The water balancecomponents were modeled without calibration, and compared withmeasured data, whenever possible. A reservoir simulation modelwas develop and the model storage capacities were compared withthe observed storage capacities satisfactorily. An optimizationmodel was developed to solve the water resources of a largeproject in a computationally satisfactory manner. The optimalreservoir storage, optimal irrigation demand, and optimalreservoir release were computed. The optimal mean (1987–1997)model total water requirements for the dry and wet seasons werealso computed and the optimal contributions by rainfall,reservoir, uncontrolled river flow, and recycled water weredetermined. The mean annual optimal water withdrawals from thereservoir systems were found to be 1223 MCM (Million cubicmeters). The optimal mean model total water requirements werecompared with other authors computed values for the same and asignificant water savings was achieved.