室内滴灌施药条件下阿特拉津在土壤中运移规律的研究Ⅱ.数值仿真

本以实验室内所开展的滴灌施用除草剂——阿特拉津在土壤中运移的物理模拟实验为基础,运用所求得的供试土壤的水力学参数和溶质运移参数及阿特拉津在该土壤中的吸附特性参数和降解速率常数,应用数值模拟软件HYDRUS-2D,对物理模拟的实验结果进行了仿真,并就不同初始含水量、不同滴头流量对土壤水分和阿特拉津动态分布的影响进行了数值分析,结果表明：随着初始含水量的增加,土壤水分的湿润范围增大,而阿特拉津的分布范围基本不变;当滴灌施药历时相同、滴头流量不同时,随着滴头流量的增加,土壤水分和阿特拉津的运动范围均增大。     

室内滴灌施药条件下阿特拉津在土壤中运移规律的研究Ⅰ.物理模拟与参数确定

利用滴灌系统施用农药可以将农药直接作用到植物根区,这是节水农业和生态农业中一种先进的灌溉施药方法。本文详细地描述了在实验室内开展的滴灌施用除草剂一阿特拉津在土壤中运移的物理模拟实验,介绍了采用批量平衡技术和批培养方法获得阿特拉津在供试土壤中吸附特性参数和降解速率常数的实验步骤,给出了根据Freundlich吸附等温线和一级动力学方程对实验数据的拟合结果。此外,由土壤干容重及吸管法求得的土壤质地,利用土壤传递函数间接求取了van Genuchten型水力学参数,并由易混合置换实验得到了溶质运移的弥散度。本文的研究成果为进一步开展滴灌施用阿特拉律在土壤中运移规律的数值分析奠定了基础。     

室内滴灌施药条件下阿特拉津在土壤中运移规律的研究Ⅰ：物理模拟与参数确定

利用滴灌系统施用农药可以将农药直接作用到植物根区，这是节水农业和生态农业中一种先进的灌溉施药方法。本文详细地描述了在实验室内开展的滴灌施用除草剂-阿特拉津在土壤中运移的物理模拟实验，介绍了采用批量平衡技术和批培养方法获得阿特拉津在供试土壤中吸附特性参数和降解速率常数的实验步骤，给出了根据Freundlich吸附等温线和一级动力学方程对实验数据的拟合结果。此外，由土壤干容重及吸管法求得的土壤质地，利用土壤传递函数间接求取了van Genuchten型水力学参数，并由易混合置换实验得到了溶质运移的弥散度。本文的研究成果为进一步开展滴灌施用阿特拉律在土壤中运移规律的数值分析奠定了基础。     

应用传递函数模型预报农药阿特拉津在土壤中的运移

本文首先对农药阿特拉津(Atrazine)在稳定流场饱和均质土壤中的运移进行了室内实验研究，采用易混合置换的方法，获得了示踪溶质Br-和Atrazine同步脉冲输入1h后的出流浓度动态；其次由批技术得到Atrazine的分配系数，进而获得阻滞因子，在此基础上应用传递函数模型，根据示踪溶质的迁移预报了吸附作用存在时Atrazine在土壤中的运移动态。     

滴灌条件下盐渍化土壤盐分运移规律的研究

滴灌条件下盐渍化土壤盐分运移规律是开发利用盐渍化土地资源、防止土壤次生盐渍化的基础。文章综述了国内外的相关研究成果 ,为滴灌技术在改造和利用盐碱地中的应用提供了思路 ,并为滴灌条件下盐渍化土壤盐分运移规律的进一步研究提出一些建议     

除草剂莠去津在实验室和农田尺度土壤中运移模拟的主要研究进展

莠去津是世界范围内应用广泛的化学除草剂之一,在我国主要用于东北和华北地区的玉米田。在世界许多国家和地区的地表水和地下水中已检出了莠去津及其残留物。本文首先对莠去津在土壤中运移模拟的研究意义进行了概述,接着较详细地介绍并分析了国内外学者采用各种数学模型对该农药在实验室土柱(槽)和农田尺度土壤中运移模拟的主要研究进展,指出了国内外研究水平的差距,为国内有关领域的科研人员进一步深入开展与此相关的研究工作提供了一定的参考依据。     

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。     

新疆棉田多点源滴灌条件下土壤水分运移特性试验研究

在新疆棉田轻质壤土条件下,进行了多点源滴灌土壤水分运移规律试验.研究发现使用滴头流量1.2L/h、1.38L/h或2.0L/h、3.0L/h的滴灌带时,地表饱和区半径分别在滴水4h、3h左右达最大20-25cm;土壤径向湿润锋和垂向湿润锋可分别用幂函数和线性函数来估算,径向和垂向湿润锋与灌水量的关系均可用幂函数来描述.棉田滴灌系统设计和运行时,尤其在棉花苗期补水时,单次灌水持续滴水时间不应小于8h,且选择的滴灌带滴头流量范围应在1.2―2.0L/h之间,这对提高棉籽发芽率,有效减小或避免深层渗漏具有重要意义.     

蓄水和蒸发条件下土壤过渡层中水盐运移规律研究

在国内外有关土壤水盐运移规律研究成果的基础上,应用陕西省卤泊滩综合治理和谐生态模式,分析了在蓄水和蒸发条件下,土壤饱和层与非饱和层之间的过渡层中盐分变化规律以及对土壤饱和层和非饱和层盐分的影响。针对3组不同初始条件,分别开展了室内试验和数值模拟。结果表明,在地下水位基本稳定情况下,土壤非饱和层与饱和层之间存在一个10～20cm的过渡层。在蒸发条件下,由于土壤毛管的水分蒸发作用的最低范围在过渡层内,所以过渡层有隔离下层盐分作用。如果土壤非饱和层含盐量高,蒸发可能呈返盐;如果土壤非饱和层含盐量不高,但过渡层含盐量高,蒸发也可能呈返盐;过渡层如果含盐量低,蒸发返盐的可能性很小;但过渡层以下的饱和层盐分,不管含盐量高低,均处于相对稳定状态。过渡层对下层高含盐的隔离作用显著。     

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     

Multi-dimensional analysis of soil moisture dynamics in trickle irrigated fields. II: Model testing

The mathematical model which was developed in part I of this work for multi-dimensional analysis of soil moisture in irrigated fields is converted into computer algorithms. The algorithms are capable of emulating many field conditions of practical applications during both design and operation phases. The model is subjected to various tests, the results of which are reported here. The tests in various modes of simulations verified the numerical performance of the model and the accuracy of its predictions. The model provides a powerful tool for detailed studies of soil moisture dynamics in one or multi-dimensional problems irrigated fields     

Multi-dimensional analysis of soil moisture dynamics in trickle irrigated fields. I: Mathematical modelling

An approach is presented to model soil moisture dynamics in irrigated fields. A generalised conceptual model is proposed for moisture transfer in response to hydraulic and thermal gradients. A model to stimulate moisture extraction by roots is presented, based on a philosophy related to fundamental physical principles and recent experimental evidence. The combined models are interpreted numerically by the finite element method and a number of numerical techniques are developed to treat time-dependent, nonlinear and moving boundary conditions. The approach is sufficiently general and is independent of the method of water application being considered. Its benefits are particularly magnified in studies of localised irrigation, where complex soil-water distribution patterns evolve.     

Modeling atrazine transport in soil columns with HYDRUS-1D

Both physical and chemical processes affect the fate and transport of herbicides. It is useful to simulate these processes with computer programs to predict solute movement. Simulations were run with HYDRUS-1D to identify the sorption and degradation parameters of atrazine through calibration from the breakthrough curves (BTCs). Data from undisturbed and disturbed soil column experiments were compared and analyzed using the dual-porosity model. The study results show that the values of dispersivity are slightly lower in disturbed columns, suggesting that the more heterogeneous the structure is, the higher the dispersivity. Sorption parameters also show slight variability, which is attributed to the differences in soil properties, experimental conditions and methods, or other ecological factors. For both of the columns, the degradation rates were similar. Potassium bromide was used as a conservative non-reactive tracer to characterize the water movement in columns. Atrazine BTCs exhibited significant tailing and asymmetry, indicating non-equilibrium sorption during solute transport. The dual-porosity model was verified to best fit the BTCs of the column experiments. Greater or lesser concentration of atrazine spreading to the bottom of the columns indicated risk of groundwater contamination. Overall, HYDRUS-1D successfully simulated the atrazine transport in soil columns.     

蓄水坑灌条件下土壤水分运动的数值模拟

本文以非饱和土壤水分运动理论为基础，根据蓄水坑灌法土壤水分入渗的特点，建立了蓄水坑灌条件土壤水分运动的数学模型，并用有限差分法进行求解。同时用试验资料对模型进行验证，并用模型计算结果分析了蓄水坑灌条件下土壤初始含水率对土壤水分分布的影响，能为蓄水坑灌法的合理设计提供了一定的参考。     

植物根系对重金属在土壤中运移影响的数值模拟研究

土壤重金属污染是全球面临的一个重要环境问题。本文通过数值模拟,探讨了低吸收植物、普通植物和超富集植物3种植物根系对重金属在土壤中运移的影响。污染初期,有植物土柱的污染程度均高于无植物土柱。随着污染的持续,超富集植物土柱污染程度最先低于无植物土柱,然后普通植物土柱污染程度也开始低于无植物土柱。超富集植物土柱重金属浓度分布很快达到稳定,而普通植物土柱重金属浓度分布范围和峰值仍随时间而增大。低吸收植物土柱污染程度最为严重,重金属浓度峰值会超过污染源输入浓度,且峰值下移。     

龙门山区小流域降雨产流数值模拟研究

龙门山区小流域常由暴雨引发山洪泥石流等灾害,但由于数据的缺乏而无法明确其产流机制及发展过程.本文选取四川省龙溪河地区的山区小流域碱坪沟作为研究区域,利用基于物理概念的模型InHM对该流域的降雨产流过程进行分析.与实测流量数据的比较表明该模型在碱坪沟流域有较好的适用性.基于模拟结果分析了该流域土壤含水率以及地表/地下交换水量(入渗/出渗)在产流过程中的分布特征,结果表明:(1)土壤含水率以及地表/地下交换水量(入渗/出渗)在流域内不同位置分布不均匀;(2)在河道周边,Dunne产流机制占主要地位;(3)出渗常发生在河道周边;(4)流域内存在地下径流,且在总径流中占较大比例.该研究证实了InHM模型在西部山区小流域水文模拟中的适用性,也加深了对碱坪沟流域产流机制的了解,进而有助于明确该地区山洪泥石流灾害的产生机制.     

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。