运用DRAINMOD-N Ⅱ模拟平原河网地区稻田排水氮素流失量

运用DRAINMOD-NⅡ模型模拟分析了江苏省临湖灌区不同排水间距对排水量和氮素流失量的影响。结果表明,排水量受排水间距影响较大,氮素流失量在水稻生长前期受施肥和排水间距影响较大,氮素流失量与排水量变化趋势基本一致,控制排水可以有效地降低稻田氮素流失。     

应用DRAINMOD-N II模型对暴雨后稻田排水量和氮素模拟

为研究暴雨后稻田氮素的排放过程,在宿迁市船行灌区开展了试验,测定了常规灌排和控制灌排模式下暴雨后NH_4~+—N、NO_3~-—N的浓度和稻田排水量,并用DRAINMOD-N Ⅱ模型对暴雨后稻田排水量、NH_4~+—N和NO_3~-—N流失负荷进行模拟。试验结果表明:控制灌排模式可以显著减少雨后稻田排水量和氮素排放量;在两种灌排模式下,DRAINMOD-N Ⅱ模型对雨后排水量模拟值与测量值的相对误差RE在2%以内,相关系数R在0.98以上,模拟效率系数NS在0.96以上,对NH_4~+—N和NO_3~-—N流失负荷的模拟值与测量值的相对误差在5%以内,相关系数R在0.95以上,模拟效率系数NS在0.90以上,因此通过模型率定得到的各参数值较为合理,可以利用该DRAINMOD-NⅡ模型对未来暴雨后稻田排水量、NH_4~+—N和NO_3~-—N流失负荷进行预测。     

土壤氨挥发研究及氮素转化运移数值模拟

根据氨挥发机理建立了氨挥发子模型,与氮素运移转化模型Nitrogen-2D进行耦合,改进并完善了Nitrogen-2D模型的氮素转化过程。运用改进的模型模拟再生水灌溉冬小麦生长季中土壤水分、铵态氮和硝态氮的运移和转化过程。模拟结果与未经改进的模型模拟结果及实测值进行了对比。结果表明改进的模型模拟值与实测值的均方根差比未经改进模型的大幅度减小,铵态氮模拟精度有较大程度地提高。将改进的模型模拟铵态氮挥发速率和氨挥发累积量,得出模拟时段氨挥发过程。经比较分析,模拟结果正确、合理,可用于农田氮素损失预测和污染分析。     

排水农田氮素运移,转化及流失规律的研究

在总结文献和室内外试验基础上，对排水条件下氮素运移，转化及流失规律进行了分析研究；建立了一维、二维土壤水和地下水中氮素运移转化数学模型；探索了有限元数值计算法耦合求解水流和氮素运移模型，并提出了改进流线追踪法，克服已有简易计算方法中采用经验数据，精确方法计算繁复，且耗机时多的缺点，可用于排水农田氮素运移长期预报。     

田间条件下土壤氮素运移的模拟模型II田间检验与应用

本文通过冬小麦春季生长阶段的田间试验检验了土壤水，热和氮素联合模拟模型，结果表明土壤含水量，土壤温度以及土壤无机氮含量的模拟计算值与实测值吻合程度较好，应用经检验的模型和有关参数，模拟计算了不同灌水条件下土壤氮素动态，结果看出：在本试验条件下，在冬小麦返青到收获期间，各灌水处理１ｍ深处总体不存在土壤无机氮淋洗渗漏，而是不同程度的上升补给，反硝化和氮挥发是氮素损失的主要途径。     

灌排系统对黄河上游灌区稻田氮素分布的影响

灌区排水系统是输出化肥、农药等农业非点源污染物的主要通道。了解排水系统布置与管理对农田氮素运移的影响,对提高作物产量与保护农业生态环境具有重要意义。根据一组灌区排水稻田地下水氮素浓度变化的实测资料,应用经典统计学和地统计学方法,研究田间不同深度地下水中氮素浓度受灌排水系统布置以及水位调控的影响,分析排水稻田地下水中氮素的分布规律。结果显示:两种排水条件下,生长季内田间0.3 m和1.4 m深处地下水中NO-3-N浓度的平均值均随着水稻生长而逐渐减小;常规排水稻田中,0.3 m深处的NO-3-N空间相关性比1.4 m深处强;控制排水使得随机因素对1.4 m深处NO-3-N的空间变异性影响减小;NO-3-N和NH+4-N浓度分布并没有随灌排系统布置呈现出有规律的变化。     

田间条件下土壤氮素运移的模拟模型Ⅱ田间检验与应用

本文通过冬小麦春季生长阶段的田间试验检验了土壤水、热和氮素联合模拟模型，结果表明土壤含水量、土壤温度以及土壤无机氮含量的模拟计算值与实测值吻合程度较好．应用经检验的模型和有关参数，模拟计算了不同灌水条件下土壤氮素动态，结果看出：在本试验条件下，在冬小麦返青到收获期间，各灌水处理１ｍ深处总体上不存在土壤无机氮淋洗渗漏，而是不同程度的上升补给．反硝化和氮挥发是氮素损失的主要途径．     

稻田氮素流失及控制措施研究进展

随着国内外对稻田氮素流失的研究日益深入,对稻田氮素流失及其控制措施的研究进行了分析和总结。对稻田氮素流失的机理、影响因素进行了初步探讨,最后对控制稻田氮素流失的措施和方法进行了总结。     

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     

Hydrus在农业灌溉及氮素运移方面的研究进展

我国农业灌溉效率较低,农业水域环境污染问题显著。为了探讨Hydrus在农业灌溉和氮素运移中的应用,文章针对近年来国内外Hydrus在农业灌溉及氮素运移方面的相关文章进行了整理综述。结果表明,Hydrus在涌泉灌溉、滴灌及土壤水分中的应用显著,同时也多用于分析氮素运移的影响因素及硝化与反硝化作用。在此基础上,Hydrus仍存在因模型参数设置等导致的误差,可以通过与其他模型耦合或开发相关拓展功能来提高模拟精度。     

非饱和带-饱和带全耦合氮素迁移转化数值模拟

为探究地下水中氮素的迁移转化规律,建立三维非饱和带-饱和带完全耦合的水动力和溶质运移的数值模型,考虑氮素的矿化、硝化、反硝化等反应过程,利用COMSOL软件进行模型求解。将构建的模型应用于山东半岛小沽河地区,利用地下水位和氮素质量浓度监测数据对模型进行校验。根据模型结果分析水位及氮素分布的时空变化,探究灌溉量、施肥量及作物类型对氮素在地下水中分布的影响,并对硝态氮在地下水中长期富集过程进行预测。结果表明,建立的非饱和带 饱和带完全耦合模型能够准确地模拟水动力和溶质迁移转化过程：当抽水灌溉量分别减小10%、20%时,硝态氮质量浓度降低2.17、2.98 mg/L,氨氮质量浓度降低0.02、0.03 mg/L;当施肥量分别增加25%、降低25%时,地下水中硝态氮质量浓度分别增加2.60 mg/L、降低3.16 mg/L,氨氮质量浓度分别增加0.02 mg/L、降低0.02 mg/L;将夏玉米-冬小麦轮作农田改植蔬菜后硝态氮质量浓度年平均升高23.93 mg/L,氨氮质量浓度年平均增加0.29 mg/L;长期不施肥硝态氮质量浓度明显降低,5年总降低量为33.48 mg/L。     

农业排水沟渠系统中总磷的运移模拟研究

针对农业排水沟渠系统中磷的迁移转化机理不清楚,运移模拟少的问题,本文以沟渠中水体为研究对象,通过分析排水沟渠的生态结构,得出总磷在排水沟渠系统内迁移转化过程.将水流连续方程、污染物迁移转化方程组成模型,运用模型和获得的参数进行了排水沟渠的试验,对总磷的指标进行模拟,最后模拟出的结果与样品实测值吻合比较好,模拟系数更是达...     

城市构筑物暴雨内涝分层模拟技术及应用

气候变化和城市快速发展,导致我国城市洪涝问题日益突出。城市洪涝模拟是当前城市洪涝灾害风险管理领域研究热点,但国内外依然缺乏针对城市多层构筑物的精细模拟技术和方法。城市立交桥,是一种典型的城市多层构筑物,极易遭受洪涝灾害,并对城市交通造成严重影响。以城市立交桥为代表,在现有全分布式城市暴雨内涝模型基础上,结合城市立交桥的特点,提出一种分层模拟技术,并从网格分层构建、分层产汇流计算、地表与管网分层耦合和上层网格排水等方面详细阐述了分层模拟技术。将该分层模拟技术应用于深圳市罗芳立交桥2018年“8.29”暴雨积水过程模拟,与单层模拟方法相比,多层模拟结果更接近上报积水信息。研究表明,分层模拟技术更能准确表达城市复杂多层建筑物的实际暴雨内涝过程。     

温德河流域暴雨洪水时空特征及模拟分析

受降雨和地形影响,吉林省温德河流域季节性洪灾频繁。为了解温德河流域暴雨洪水规律,利用2017年7—8月3次山洪灾害的暴雨洪水监测资料,采用自主研发模块化小流域分布式水文模型模拟了流域的洪水过程,取得较高的模拟精度。并结合研究区春登河、西阳河及五里河等三个主要河段的模拟流量和暴雨时空分布特征,分析三场暴雨时空分布对洪水造成的影响,总结了该流域2017年山洪灾害产生原因。结果表明:①温德河流域三场超标准洪水由短历时强降雨引起,"雨洪同向"的降雨锋面移动特点使洪峰呈现陡涨陡落之势;②"7·13"和"7·19"洪水的降雨时空集中程度和暴雨中心分布的差异影响两场洪水洪峰峰型、流量和各河段的洪量贡献比,造成温德河流域不同程度的灾害。     

河流潜流带氮素迁移转化数值模拟研究进展

系统归纳了描述潜流带氮素迁移转化行为的水动力、溶质运移、微生物生长数学模型及其耦合关系,分析了耦合模型的主要参数及其影响因素,探讨了试验数据获取、过程耦合关系建立、模型参数识别对数值模拟不确定性的影响。针对现有研究的不足,提出了未来应加强潜流带原生环境监测、热传输过程与其他过程耦合、多维度多过程耦合模型优化计算等方面的研究。     

施氮后稻田水中三氮含量的变化特征及模拟

为了研究稻田表面水体中氨氮、硝氮和总氮(简称三氮)含量的动态变化和模式,设计了在非完全淹水条件下,具有独立排灌系统的田间试验.尿素施用后,稻田水中氨氮和总氮的变化趋势是含量迅速增加,并且达到最大值;但是随着时间的推移,含量下降较快;而硝氮则是先升后降;氨氮/总氮、硝氮/总氮和两氮/总氮也呈先升后降趋势.总氮和氨氮含量动态变化的最佳拟和数学表达式均为指数、对数、乘幂型或二次型,而硝氮含量变化却没有合适的拟和模式.氨态氮和总氮是农田排水监测的主要氮素指标,而硝态氮可以作为辅助指标,施氮9 d以后,三氮的含量已经很少.故施氮后9 d是防止水稻田面水氨氮、硝氮和总氮大量流失的关键时期.     

稻田沟渠施肥后降雨径流中氮素迁移规律研究

农田养分的大量流失已成为农业非点源污染的主要来源之一,针对施肥后降雨作用下农田沟渠氮素迁移规律的研究对农业非点源污染的防治具有重要意义。由于水稻生育后期施肥量大大减少,故以宜兴市何家浜上游的水稻耕作区为研究对象,重点对比分析了施肥后降雨作用下水稻生长前期沟渠水的氮素浓度分布特征,以及降雨径流过程中沟渠氮素的迁移规律。研究结果表明:(1)降雨量≤15 mm的限制型降雨事件中,处于施肥中期、末期的沟渠系统整个降雨过程中TN浓度波动范围较小;(2)水稻生长前期沟渠系统氮素输出的主要形态为NH4+-N和NO3--N,且降雨初期径流以颗粒态氮为主;(3)沟渠对氮素具有截留效应,沿沟渠水流方向氮素含量总体上沿程下降。     

排水条件下饱和土壤中镉运移实验及其数值模拟

对流弥散方程(CDE)是模拟重金属在土壤中动态的常用方法之一。本文运用动态饱和土柱实验比较了重金属镉(Cd)在不同质地的碱性土壤中吸附和运移特征,并运用Batch实验获得的吸附参数作为初始值,应用所建数学模型模拟了排水条件下Cd在饱和土壤中的吸附和运移过程。结果表明,不同质地的土壤对Cd运移的阻滞作用有所差别;水动力弥散作用对Cd在土壤中的运移过程有明显的影响。对流弥散方程能较好地模拟排水条件下Cd在饱和土壤中的运移过程。