基于农田排水氮素流失试验的虚拟实验设计

为反映农田排水及氮素流失的规律,并推进农田排水面源污染实验教学的发展,将影响农田排水氮素流失的因素进行不同的取值,设计出相应的实验方案,利用DRAINMOD 6.0进行农田排水氮素流失的模拟,并将不同结果进行了对比分析,得出农田排水及氮素流失的一般规律.利用可视化编程软件Macromedia Flash和Macromedia Dreamweaver将模拟结果进行可视化处理,制作出了适用于实验教学的软件.DRAINMOD模拟结果较好地反映出了不同因素下农田排水氮素流失的规律,虚拟实验软件操作简单,直观易懂,有利于虚拟实验教学的改进与发展.     

农田控制排水与补充灌溉对作物产量和排水量影响的模拟分析

农田控制排水是减少硝态氮流失最直接有效的方法之一。本文利用典型涝渍区-淮北平原砂姜黑土地区实测土壤、气象、作物等资料,用DRAINMOD模型进行了长序列模拟分析,结果显示在当地气象条件下,干旱是影响冬小麦产量的主要因素,而涝渍则是影响棉花产量的主要因素。补充灌溉条件下,采用传统排水与控制排水两种措施的模拟结果显示,灌溉可使冬小麦产量得到大幅提高,但对棉花产量的影响不大。采取控制排水措施后,地下排水量大大减少,排水总量也显著降低,从而有利于区域水质的保护。     

防治大棚土壤盐碱化的水管理方案

针对大棚土壤盐碱化问题,在田间试验的基础上,应用水管理软件DRAINMOD模拟各种大棚农田水管理措施下土壤含盐量的变化过程。模拟结果表明:夏季揭棚,对于控制土壤盐碱化具有明显的效果;无排水措施时,即使在夏季揭棚让雨水淋洗,长期种植也导致土壤积盐过多,不适应蔬菜生长;对于0～40 cm表层土壤,控制排水的盐分淋洗效果好于自由排水,但对于40cm以下的土壤,自由排水的盐分淋洗效果要好于控制排水;在不揭棚时节,适当加大灌溉量有一定洗盐效果;在高温多雨时节揭棚,采用控制排水和常规灌溉量,是比较好的大棚水管理方案。     

砂姜黑土区多目标农田排水系统优化布置研究

砂姜黑土区受其土质以及降雨特点的影响,涝渍与干旱灾害交替出现,以往单一的排水系统设计标准难以满足除涝抗旱以及环境保护等多重目标。本文利用田间水文模型-DRAINMOD,以淮北平原砂姜黑土区为例,模拟分析了不同排水系统布置方案对提高作物产量以及减少农田排水对环境的不利影响等因素。结果表明,在综合考虑作物产量、经济效益、环境保护以及节约耕地等多重目标下,研究区农田排水系统宜采用暗管浅密布置的方案,推荐排水暗管布置间距在18~30m之间,埋深以不超过1.2m为宜;仅在农沟一级采用暗管代替排水明沟可节约耕地10%以上。本研究成果可为当地排水系统改建、新建工程提供科学依据。     

干旱与半干旱地区湿地水文及临界条件的模拟研究

本文采用美国农业部湿地研究所推荐的湿地评价水文模型DRAINMOD，利用西安地区的降雨和土壤资料，探讨了干旱与半干旱地区不同来水量对湿地地下水位变化的影响。同时根据美国目前采用的水文识别准则，分析了该区形成临界湿地水文条件所需的临界水量。结果表明，相同的水量在不同的月份会导致不同的湿润程度；同时，形成临界水文条件所需的水量也不同。研究结果表明了不同水量以及不同时间的供水对湿地湿润水平的影响不同。     

黄河三角洲暗管排水系统排水效果模拟研究

我国黄河三角洲地区地势平坦,地下水埋深浅、含盐量高,夏季降雨集中,农业生产受到土壤盐渍化与涝渍灾害的威胁.因此排水系统建设是保证粮棉生产的一个重要条件.由于现行的排水设计规范依据的是农田水分调节的平均情况,忽略了水文过程的随机性与地区水文要素的特点.本文使用田间水文模型DRAINMOD模拟研究了黄河三角洲地区暗管排水系统布置的排水效果.模拟结果显示:在有效控制土壤盐分的前提下,采用“浅密型”暗管布置能够更好地调控农田水分,保证作物的正常生长;该布置能够显著减少地下排水输出,增蓄雨季淡水,有利于三角洲地区农业非点源污染控制及生态环境保护.“浅密型”暗管布置在防涝排渍以及防止海水入侵方面均优于当地现有的深沟型明排系统.本研究成果可为黄河三角洲地区农业生产发展与生态环境保护提供技术支撑.     

低影响开发单项设施模拟模型研究与应用进展

随着我国城市化进程的加快,城市内涝、雨水径流污染及水质恶化等问题日益严峻。低影响开发(LID)作为目前国际上城市水环境保护和可持续发展的雨洪管理新策略,在削减城市雨洪和滞留污染物等方面效果显著。为更好的模拟LID措施对环境带来的影响,不同尺度低影响开发模拟模型应运而生。本文总结了SWC、HYDRUS、DRAINMOD、RECARGA等典型小尺度单项设施模拟模型的特点、结构、适用条件和优缺点,分析了现有典型单项设施模拟模型的不足之处,指出模型参数选择、模型适应性检验以及水质水量耦合模型研发为今后的研究方向。     

半湿润灌区控制排水条件下降雨洗盐计算模型研究

通过控制排水措施适当提高地下水位,可以增加半湿润灌区作物对浅层地下水的利用量,缓解灌溉水量的不足。然而,灌区地下水的含盐量一般较高,对盐分在作物根区的过分累积,所需淋洗水量很难得到保证。考虑到半湿润灌区具有一定量的降雨,可能对土壤盐分产生淋洗作用,建立了一个控制排水条件下降雨洗盐计算模型,并以某半湿润灌区盐碱地改良区为例,利用田间水文模型DRAINMOD预测出多年(1951—2005)田间水量平衡逐日变化过程,连续计算控制排水以及不同补充灌溉条件下根层土壤盐分多年的动态过程。结果显示,当地下水控制埋深为1.2 m时,在无灌溉条件下,研究区降雨虽能起到一定的淋洗作用,但根区盐分会随着时间的推移逐渐累积。当补充灌溉量在150 mm以上时,研究区降雨能够有效控制土壤盐分,使根区土壤在多年条件下达到良性的水盐平衡。所以,在与研究区类似的半湿润地区,通过控制排水措施合理调控地下水埋深,并充分利用天然降雨的淋洗功能,不仅可以维持灌区良性的水盐平衡,而且可以提高水资源利用效率。     

西安市污水土地处理系统水力负荷的模拟分析

本研究以西安地区长期的气象资料和土壤资料为基础，利用美国农业部自然资源保护局所推荐的田间水管理模型DRAINMOD，对不同灌溉制度和田间排水条件下，污水处理系统的水力负荷进行了模拟；并对模型输入参数的敏感性进行了分析。结果表明，地面排水情况对系统的处理能力影响不大，采取少灌、勤灌的灌溉制度，能够增加系统的污水处理量。与目前污灌情况相比较，西安地区所推荐的污水灌溉量大致与在不考虑田间排水情况下，模型计算的年处理量持平。     

利用DRAINMOD模型模拟水田旱地排水径流过程

为了掌握水稻田在调洪滞涝中的作用及其影响因素,以湖北省汉川市的洪西垸径流区为例,分析了水田旱地的排水径流特点,利用DRAINMOD模型对水田旱地的排水径流过程进行了模拟分析。结果表明,模拟的排水径流量与实测值吻合较好,且旱地的模拟效果优于水田;在汛期即水田旱地作物生长期内,水田区的排水径流量小于旱地区,水稻田可较好地起到拦蓄径流的作用。