泄洪雾化的粒子系统模拟及三维可视化

本文在泄洪雾化水流基本运动模式控制下,提出了基于粒子系统的泄流运动及雾化降雨的三维模拟与可视化方法,并且基于地理信息系统(GIS)技术建立了坝区地形及建筑物数字模型,实现了泄流水舌挑射运动、沿程掺气扩散、跌水碰溅以及雾化降雨场景的逼真模拟,为工程人员提供了一个可视化的设计与决策环境,并可为进一步研究“虚拟泄洪”提供理论基础。     

河渠影响下土壤水—地下潜水联合运动的模拟研究

本文以饱和－非饱和流理论为基础，将非饱和土壤水与地下潜水作为一个整体进行研究，进而描述了灌溉河渠地表水与土壤水及地下潜水相互影响的形势。有限单元均衡的数值方法吸收了一般有限元法及有限差分法的优点。同时又体现了质量守恒原则，用于渗流方程的求解时更具有物理基础。本文还探讨了该法应用于渗流场计算时流速分布及断面物质通量的计算处理，对工程实际中的土壤水分滞后效应，变动边界条件及自由渗出面等难点也作了有益的     

适应复杂上表面边界条件的一维土壤水运动数值模拟

本文利用有限元法建立了一维土壤水运动数值模型。提出了适应降雨/灌溉、蒸发等复杂的上边界条件的处理方法,可以用来统一计算土壤剖面降雨／灌溉入渗、地表积水、地表产流、蒸发、蒸腾以及当这些现象交替出现时的水分运动过程。在数值计算过程中,采用了质量守恒和特殊的迭代求解格式以加快计算收敛速度和减少水量平衡误差。模拟验证表明：本文模型提出的思路可行,计算方法合理并具有通用性。     

协方差矩阵上-下三角分解法在区域土壤水盐条件模拟的应用

本文运用协方差矩阵的上-下三角分解法对黄河河套平原上土壤水盐的空间变异性进行了条件模拟，利用55个大网格的规则采样点模拟了小尺度待估点的土壤水盐含量，模拟结果的空间分布趋势、半变异函数以及其统计特征值与普通kriging的相应估计值进行了比较。结果表明，kriging估计结果大大缩小了实测值的变异系数具有明显的平滑效应，为条件模拟的变异系数则接近于实测值，能够很好的保持土壤水盐含量的空间结构；多个条件模拟能给出土壤特性的一个波动范围及极端值。这一效果对改造中低产田、提高灌溉效率和水土资源的监测和管理决策都十分重要。由于协方差矩阵的上-下分解法避免了常用的条件模拟实现法中转向带法和傅立叶转换法的一些缺陷，其理论简单，约束条件少，可将模拟和条件化同时进行。本文的研究说明该方法应用于水土科学是可行的。     

GIS技术支持下的区域水资源管理

地理信息系统（GIS）就其强大的空间数据处理能力，为区域水资源管理提供了一个新颖、高效的工具。通过赵巷镇水资源管理信息系统的应用实例，阐明了基于GIS的区域水资源管理信息系统的构建过程，分析了两者结合应用的可行性和优越性，并讨论了这种方法在区域水资源系统模拟、辅助决策支持等方面的广泛应用前景。     

基于GIS的江西于都崩岗侵蚀空间分布研究

崩岗是沟蚀和重力侵蚀结合的一种特殊形式,是我国南方丘陵区水土流失的一种特殊类型,于都县是江西省水土流失较为严重的县份之一,水土流失面积843.82 km2,中度以上流失占流失面积的64.01%,尤以崩岗侵蚀为强烈。借助Arcmap 10地理信息系统建立了江西于都崩岗侵蚀的数据库及影响崩岗的相关图层,将崩岗分布图层分别与影响图层叠加分析,从而得到研究区崩岗的分布规律。研究表明:于都县有崩岗4 062处,绝大多数崩岗正处于侵蚀发育旺盛期,侵蚀严重,崩岗类型以条型、瓢型、混合型为主,三者占崩岗数量的86.9%。崩岗主要发育分布在海拔200 m左右、坡度10°~30°、花岗岩发育的红壤区域。崩岗在全县23个乡镇均有分布,但在崩岗数量及侵蚀面积均具有北多南少、从西北向东南递减的空间分布特点。     

土壤水扩散率D(θ)影响因素的灰色关联和优势分析

土壤水扩散率D(θ)是求解土壤水分运动基本方程的重要参数之一。由于土壤及入渗水分运移机制的复杂性,水扩散率D(θ)受诸多因素的影响。本文运用灰色系统理论,对实测之D(θ)与三个主要影响因素,选行了灰色关联和优势分析,得出了D(θ)～θ关系符合幂函数模型和影响D(θ)的主要因素按影响程度由大到小排列顺序为(1)土壤质地、(2)孔隙率、(3)干容重的结论。     

基于地理信息系统的区域水环境承载力评价

掌握区域水环境承载力(WECC)对可持续发展政策的制定具有重要意义。针对恩施州的水环境现状,综合选取社会-资源环境-经济系统下的15个评价指标,构建水环境承载力评价指标体系。结合地理信息系统(GIS)空间分析功能,采用离差平方和组合赋权法对各指标的主、客观权重进行综合赋权,在GIS中将各指标进行栅格化处理并进行赋权叠加,得到2017年恩施州水环境承载力的量化值和水环境承载状态的空间分布图。结果表明,恩施州整体水环境承载力属一般水平,水环境承载力为优、良、一般、较差和差5个等级的面积比例分别为1.23%,27.24%,42.62%,19.17%,9.74%;其中来凤、宣恩、鹤峰3县水环境承载力最高,建始、巴东、咸丰3县水环境承载力稍次,利川市和恩施市的水环境承载力最差。研究成果可为恩施州可持续发展政策的制定提供指导。     

冬小麦生长条件下土壤氮素运移动态的数值模拟

将土壤溶质运移理论和土壤微生物化学、植物生理学有机地结合起来,建立了农田土壤氮素运移、转化与吸收的综合数学模型。运用该模型对中德合作项目试验田1999～2000年冬小麦优化施肥与传统灌溉和优化施肥与优化灌溉两小区的土壤水分和氮素运移动态及干物质产量进行了模拟。模拟结果与实测数据吻合较好。两小区土壤剖面埋深165cm处硝态氮淋失量的计算结果表明：与传统灌溉方式相比,优化灌溉方式的土壤硝态氮的淋失量明显减少。用验证后的数学模型在计算机上进行了几种不同灌溉方案下土壤水氮运移动态及干物质产量变化的数值试验,结果表明：在喷灌条件下,冬小麦以每l0d灌溉一次,每次20mm水量的灌溉方式较优。     

溢洪道水流的二维有限体积法数值模拟

溢洪道水流是典型的水力学问题,一般是重力驱动的自由面水流.溢洪道水流基本上是在坝顶附近快速变化的水流,在垂直方向上流线明显弯曲.过顶流时同时发生两个现象,即湍流边界层沿剖面的形成并且逐渐增厚,主流流速逐渐增大,主流深度逐渐减小.溢洪道水动力学可以通过物理模拟或数值模拟获得.通过介绍一种数值模型及其在溢洪道顶部断面水流水...     

作物生长田间水分平衡的系统模拟

以作物生长模型MACROS(L1D)为基础，建立了土壤水分运动和作物生长耦合关系综合模拟系统. 着重介绍了SPAC体系水分运动子模型，并对土壤水分运动模拟的结果和各类参数的灵敏度等进行了分析.最后，应用该模拟系统对南方多雨地区冬小麦田土壤水分平衡和土壤渍害的发生过程进行了模拟分析。     

水土流失动态监测野外调查移动平台设计

在水土流失动态监测野外调查过程中,传统的纸质或便携式计算机的数据操作、信息记录与保存方式存在操作不便、效率低下等不足。为此,针对水土流失野外实地采样和解译成果复核面临的工作需求和实际经验,设计了基于i OS平台的水土流失动态监测野外调查移动系统,主要功能包括基本地图功能、要素采集、野外采样、内业解译成果外业复核、数据组织与管理等几个模块。介绍了系统设计方案,旨在为水土流失动态监测野外调查数据采集和内业解译成果野外复核提供方便、高效的操作工具,提高野外采样和复核的作业效果。     

GIS在水土流失监测预报中的应用

本文介绍了GIS技术的应用，结合影响水土流失的各种因素，利用GIS对空产数据处理和分析的特殊功能，实现水土流失监测预报系统数据与图形的有机结合，提高了水土流失监测预报的科学性，为减少水土流失提供可靠的信息资源。     

冬小麦—夏玉米种植模式下的农田水量平衡模拟及人渗补给规律分析

在大量室内外实验及田间土壤水分动态监测基础上，模拟描述了雄县试区常见作物种植模式下层状土体的田间水量动态平衡过程，根据宏观根系吸水模型假设和根系吸水函数确定了冬小麦、夏玉米的实际蒸腾率。并依据模拟值与田间实测土水势值拟合最佳为准则估算作物的实际裸间土面蒸发，在田间水量平衡基础上，得到３３０ｃｍ土体底层处的下渗补给量，分析了区内降雨（灌溉）入渗补给规律及地下水变化特征。     

水足迹视角下辽宁省春玉米生育期水土资源匹配特征研究

随着气候变化及种植结构调整,农业水土资源配置状况发生改变,研究农业水土资源匹配特征对农业可持续发展具有重要意义。基于作物生产水足迹视角,采用广义农业水土资源匹配系数的计算方法,对 1985—2018年辽宁省春玉米生育期的水土资源匹配特征进行分析。结果表明：1985—2018 年间辽宁省春玉米农业水土资源匹配系数变化波动明显,总体以 14 m³/（hm²·a）增长,多年平均农业水土资源匹配系数值为 5733 m³/hm²。同时,1985—2018 年间辽宁省春玉米农业水土资源匹配状况呈现向好趋势,东部农业水土资源匹配良好的地区增多,西北部农业水土资源匹配较差的范围缩小。未来辽宁省玉米种植结构调整,应立足各地区农业水土资源匹配特征,构建水土资源空间均衡的农业生产体系。     

区域土壤水资源评价及其研究进展

在阐述土壤水资源的概念及特点的基础上,讨论了土壤水资源的价值、资源结构和补给特征;分析了土壤水资源量的计算方法;探讨了土壤水资源数量和质量的评价标准;提出了土壤水资源高效利用的措施。开展土壤水资源理论和开发利用方法上的研究,掌握不同地区土壤水分变化规律,是建立节水型农业的基础,也是有效缓解我国水资源严重不足、实现粮食安全的有力保障。     

水保型农业技术与土壤性状的关系

农业生产、土壤理化性状和水土保持三者关联紧密，以往水土流失防治主要是工程措施和生物措施．而对农业措施认识不够。实际上，土壤性状决定了水保型农业技术措施的应用。土壤质地、土壤容量、孔隙度、土壤水分和土壤结构都与水保型农业紧密相联。     

应用大系统递阶模型优化配置区域农业水资源

以经济效益最大为目标,建立灌溉供水量最优分配的分解协调模型。以作物子系统为第一层,建立求解单作物非充分灌溉条件下灌水量在各生育期的最优分配的动态规划模型。然后以区域大系统作为第二层,建立不同作物之间水量最优分配的模型。在此基础上,提出了协调模型求解方法步骤。根据作物布局和地下水分布给出了不同作物在各生育期地下水的最优分配量,以提高区域农业水资源承载能力。     

陕西境内渭河流域水土流失的风险评估

利用RS和GIS技术为主要手段,对陕西省境内的渭河流域河段的水土流失状况进行风险评估。通过遥感解译和空间分析的方法,提取了对水土流失状况起关键作用的植被、坡度和降雨因子。利用GIS对三个因子进行了空间叠加分析,并参照《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190-2007)和《水土保持技术规范》得出了实验区的水土流失风险程度图。通过观察2001年的遥感数据发现:渭河流域的水土流失状况比较严重,特别是洛川县、千阳县等地区。     

水土保持在构建和谐社会中的战略地位

水土保持工作具有系统性、综合性的特点,能够充分考虑自然、社会等各种因素,统筹协调各方面力量, 在生态建设及环境治理中具有不可替代的基础性地位。从领土安全、生态安全、粮食安全、用水安全、水土流失引发的社会深层次问题、我国水土流失对国际周边环境的影响以及对全球气候生态的影响等角度全面论述了水土保持工作在加快构建和谐社会中的战略地位。