基于SGA和SRFR的畦灌入渗参数与糙率系数优化反演模型(Ⅰ)——模型建立

利用基于地表非稳定流运动方程的地面灌溉模型对畦灌性能进行分析评价是改进传统地面灌溉方式、提高畦灌性能的重要举措，而准确地确定畦灌土壤入渗参数和田面糙率系数是改善畦灌性能模拟精度的重要前提。本文基于基本遗传算法SGA和地面灌溉一维模型SRFR建立的畦灌土壤入渗参数与田面糙率系数优化反演模型，可在给定的参数值域范围内开展多参数全局性寻优，利用计算机动态解析技术对SRFR模型执行程序进行解析处理，建立SGA与SRFR模型间的内部运行衔接方式，实现畦灌土壤入渗参数与田间面糙率系数优化反演过程的自动化运作，进而有效提高了参数寻优估值的工作效率。     

畦灌施肥地表水流与非饱和土壤水流-溶质运移集成模拟Ⅲ:模型应用

基于构建的畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型,数值模拟畦灌施肥技术要素组合模式,分析单一要素对畦灌施肥系统性能的影响,确定冬小麦畦灌施肥技术要素优化组合区域.结果表明,土壤入渗性能、施肥时机、入畦单宽流量、畦长、畦面微地形状况对畦灌施肥系统性能影响较为明显.在畦灌全程施肥方式下,若以较高畦灌施肥性能评价指标作...     

畦灌施肥地表水流与非饱和土壤水流-溶质运移集成模拟Ⅱ：模型率定及验证

摘要：利用冬小麦扬花水畦灌施肥试验数据,对构建的畦灌施肥地表与非饱和土壤水流溶质运移集成模型进行率定,基于冬小麦返青水田间试验数据,对该集成模型在不同畦灌施肥模式下模拟的地表水流推进时间、沿畦长土壤体积含水率和硝态氮浓度、畦灌施肥系统性能评价指标值等进行验证。结果表明,模拟结果与田间实测数据的相对误差值和平均相对误差值均小于相应的控制误差,构建的集成模型可用于模拟预测不同畦灌施肥模式下地表和非饱和土壤水流溶质运移转化过程及分布状况,为开展畦灌施肥系统优化设计和性能评价提供了有效的数值模拟工具。     

畦灌技术参数对灌溉施肥性能影响研究进展

畦灌是华北地区应用最广泛的灌水方法，优化畦灌技术参数是提高灌溉施肥性能、减少农业面源污染的重要措施。畦灌技术参数多元，加之土壤入渗、溶质运移参数的空间变异性，使得畦灌灌溉施肥性能研究存在较大难度。整理了常用的灌溉施肥性能评价指标，归纳了土壤质地、施肥方式、施肥时机以及改口成数等畦灌技术参数对灌溉施肥性能影响的研究进展以及相关参数的适宜阈值，阐述了适宜不同场景的畦灌施肥地表溶质运移模型应用情况，汇总了具有较高灌溉施肥性能的畦灌技术参数组合。结合前人的研究基础对未来的研究方向进行了展望，以期为进一步提高作物产量、降低肥料使用对环境的影响等方面提供有价值的参考依据。     

果园土壤入渗参数与畦灌田面综合糙率的确定

对果园畦灌土壤入渗参数和田面糙率系数的准确测定,有助于提高畦灌的灌水效果。文中在山西省夹马口灌区果园,选择四种土壤表面形态进行了入渗试验,确定了土壤入渗参数,根据试验结果,将灌区土壤分为强入渗、较强入渗、中等入渗和弱入渗四种入渗类型。利用模拟畦灌水流运动零惯量模型,采用反求参数的方法,获得四种土壤入渗类型畦灌田面综合糙率系数,为类似地区进行畦灌设计和管理提供重要的参考依据。     

不同入渗模型对LID措施效能评价的影响研究

为研究不同入渗模型对LID措施效能评价的影响,采用MATLAB编程,研究稳定入渗模型、Green-Ampt入渗模型和Horton入渗模型对LID措施效能模拟的差别和各自的适用条件。研究表明：LID措施汇流面积比为10∶1、表层蓄水深为10 cm时,对入渗率模拟,Green-Ampt模型的计算精度高于Horton模型;对溢流发生时间模拟,随着降雨历时的延长、雨强的增大以及土壤前期含水率的升高,不同入渗模型对溢流发生时间计算的差别逐渐缩小;对滞蓄总量模拟,Green-Ampt模型与干燥条件下拟合的Horton模型的计算结果相对差值在5.4%之内,但使用湿润条件下拟合的Horton模型与其他模型的计算结果差值随降雨历时的延长而增大。Green-Ampt模型对入渗率计算的精度略高,但其涉及参数较多,Horton模型应用较为便捷,但其拟合计算受土壤含水率影响较大。     

空气阻力影响下的分层土壤非稳定降雨入渗产流模型

降雨或灌溉期内,土壤内的空气很难及时全部排出。禁锢在土壤中的空气产生的压力阻碍了土壤水分入渗。针对空气阻力对土壤入渗过程的影响,对Green-Ampt模型进行了改进,提出了非稳定降雨条件下考虑空气阻力作用的分层土壤降雨入渗产流模型(MGAM)。模型中,引入了饱和度系数(Sa)量化入渗水分剖面滞留空气影响下的实际导水系数和实际含水量,引入进水值(hwb)和进气值(hab)量化湿润锋处实际负压水头,并提出由土壤物理性质估算饱和度系数(Sa)、进水值(hwb)和进气值(hab)的参数化方案。为了验证模型适用性,采用MGAM模型模拟分析了室内开展的空气限制条件下的分层土壤非稳定降雨一维入渗产流试验观测成果,包括土壤水分分布特征、土壤累计入渗量和径流强度,并将模型模拟值与试验观测值,以及传统不考虑空气阻力TGAM模型(Traditional Green-Ampt Model)模拟值进行了对比分析,结果表明MGAM模型模拟的土壤累计入渗量、土壤含水量和径流强度均与实测结果吻合良好,而TGAM模型模拟土壤累计入渗量、土壤含水量均大于实测值,而径流强度小于实测值。     

不同微地形条件下入渗空间变异对畦灌性能影响分析

入渗空间变异对畦灌性能影响显著。本文基于构建的畦灌数值模拟试验条件,借助二维灌溉模拟模型,针对规格不同的3类畦田系统模拟分析不同微地形空间变异程度、入畦单宽流量和坡度条件下入渗空间变异对畦灌性能的影响,讨论其影响程度与入渗和微地形空间变异程度、入畦单宽流量和坡度之间的关系。结果表明,入渗空间变异主要对灌溉均匀度CU和灌溉效率Ea产生影响,对水流恰好覆盖整个田面所需灌水量基本无影响,入渗空间变异越强畦灌质量越差。当入渗空间变异为弱变异时,在实际工作中可不考虑其影响,当入渗空间变异系数Cv大于0.5以后其影响则非常显著;入渗空间变异对畦灌性能的影响程度随微地形空间变异的变化趋势与坡度密切相关,零坡度条件下随着微地形空间变异的减小而增加,当田面平整精度较高(Sd小于2cm)且坡度为零时,其影响尤为显著,实际应用中不容忽视。     

基于SGA和SRFR的畦灌入渗参数与糙率系数优化反演模型Ⅱ——模型应用

利用作者开发的基于SGA和SRFR模型构建的畦灌土壤入渗参数和田面糙率系数优化反演模型,在不同田间灌溉实例条件下进行参数优化估值,分析评价依据地表水流推进(消退)数据估算得到的土壤入渗参数和田面糙率系数进行畦灌地表水流运动过程模拟的效果。结果表明,利用基于地表水流推进数据估算的参数可很好地模拟非稳定状态下的水流推进过程,但其模拟地表水流消退过程的效果却普遍较差,而采用基于地表水流消退数据估算的参数虽可较好地模拟稳定状态下的水流消退过程,但用其模拟水流推进过程的精度却有所下降,只有采用基于地表水流推进与消退组合数据估算的参数,才能获得较佳的综合模拟效果。与人工试算法和离散变量法估算的参数相比,基于SGA优化估值参数模拟的畦灌地表水流运动过程效果更好,SGA是改善参数估值精度的有效手段。     

晋西黄土区土壤水分入渗的时空分布研究

以晋西黄土区为研究对象,利用人工降雨机对不同地类的土壤进行入渗试验,研究结果表明:大部分地类土壤入渗率可分为速变期、缓变期、稳定期等三个阶段,而道路路面只分为速变期和稳定期两个过程。在不同地表条件的土壤入渗中,林地的入渗量最大,草地和耕地次之,路面最小。鉴于Philip方程对该地区土壤入渗的模拟精度最高,利用简化的土壤入渗方程,将影响土壤入渗的多项因子转换成一个参数,可为土壤入渗空间尺度转换提供新的思路和方法。     

不同土壤水库营建措施对红壤果园土壤团聚体特征的影响(英文)

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对不同土壤水库营建措施下红壤果园的土壤水分物理性质、土壤团聚体及稳定性进行了研究.试验结果表明:(1)不同土壤水库营建措施果园土壤容重出现不同程度的减小,其中以施用多量有机质肥的果园变化最为明显;对照总孔隙度与采取营建措施果园的无明显差异,但整个土壤剖面上其非毛管孔隙显著低小.(2)在干筛处理下土壤团聚体以>2mm粒径为主,总体呈现出随粒径的加大先增加后降低再增加的趋势;而在湿筛处理下土壤团聚体以<0.25mm粒径为主,呈现出随着粒径的增大而减少的趋势.(3)不同土壤水库营建措施果园的土壤团聚体破坏率,总体上呈现多量有机质肥<少量有机质肥<稻草覆盖<清耕<对照的趋势.     

土壤膨胀性对土壤饱和水分运动参数的影响

膨胀性土壤吸水后易膨胀变形,从而影响到土壤水分的运动参数。为了研究土壤膨胀性对土壤饱和水分运动参数的影响,采用室内土柱试验装置分析了不同土壤厚度（2,4,6,8,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55 cm）对3种土壤（沙土、黄绵土、娄土）土壤容重、土壤饱和含水量、土壤饱和导水系数的影响,并分别用幂函数、指数函数和对数函数进行了拟合分析。结果表明：① 土壤饱和膨胀率、饱和比容积、饱和含水量和饱和导水系数均随土壤厚度增加而减小。② 通过3种函数拟合效果对比发现,幂函数具有最佳拟合效果。     

辽西淋溶褐土土壤水动力学参数的推导及验证

土壤水动力学参数对指导农业生产、水利和水保工程设计是必不可少的。本文运用RETC软件,由土壤机械组成和容重推导出vanGenuchten模型的土壤持水曲线方程和土壤传导率方程,然后再对土壤持水曲线方程进行求导得出土壤比水容量方程,最后用实测结果进行验证。结果表明,土壤含水量θ(h)、土壤导水率K(h)计算值与测定值的相对误差均随着水势的降低而减小,土壤含水量的相对误差较土壤导水率低,且均小于10%,土壤导水率的相对误差范围在18%～39%。因此,运用RETC软件推导出的土壤水动力学参数还是可行的。     

不同土壤质地的土壤含水率的空间变异性

本文以头屯河灌区农十二师头屯河农场试验区为依托开展试验研究,采用经典统计学和地统计学方法,通过分析膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律,建立其土壤水分空间变异的结构模型。结果表明,不同土壤质地的条件下,膜下滴灌棉田土壤含水率的空间结构性不同;粘土土壤含水率的随机因素带来的空间变异性大于壤土的。     

紫色土和红壤坡面径流分离速度与水动力学参数关系研究

土壤剥蚀是土壤侵蚀、搬运和沉积过程中的一个重要子过程,对其定量研究是建立具有明确物理意义侵蚀模型的理论基础.采用放水冲刷法,在3.0m长、1.0m宽的土槽上,通过4个不同坡度(5°、10°、15°、20 °)、5个不同放水流量(1.31/min、3.01/min、5.5L/min、6.5L/min、8.5L/min)的组合实验,对红壤和紫色土坡面径流分离速度与径流剪切力、单位水流功率、水流功率、过水断面单位能量之间的关系进行了研究.结果表明:在一定的坡度条件下,分离速度随放水流量的增大而增大,而对于相同的放水流量,分离速度呈现出先增大后减小,然后趋于稳定的趋势,且有随放水流量的增大达到峰值的时间有提前趋势.径流剪切力、单位水流功率、过水断面单位能量及水流功率四个参数与分离速度均存在着明显的线性关系,但相对而言,水流功率更能准确反应坡面分离速度的变化情况.实验条件下,红壤坡面土壤剥蚀的临界水流功率值为0.0083N/(m·s),紫色土坡面土壤剥蚀的临界水流功率值为0.062N/(m·s).     

素土与水泥土渗透系数的对比试验

通过对壤土和砂壤土两种土样的素土与水泥土渗透试验的对比试验,得出了素土与水泥土渗透系数的对比结果,并从三个水泥配比中找出一个最佳水泥配比,用该配比制备的水泥土试样测试出的渗透系数小。     

土体固化/稳定技术与固化土性质研究综述

土体固化/稳定技术已广泛应用于岩土工程建设中.本文综述了当前国内外典型土体(滩涂淤泥及滨海软土、盐渍土、膨胀土、粉质黏土和粉砂土、湿陷性黄土和沙漠风积沙等)的固化/稳定方面的研究成果与进展,主要包括土体固化剂选取与配置、固化机理、固化土性质、固化土本构模型及其强度预测等,指出了今后土体固化/稳定技术与固化土性质研究的主要趋势.     

土壤剧烈扰动条件下地面灌水对土壤呼吸的影响

借助土箱试验观测研究土壤剧烈扰动条件下的土壤呼吸,并分析灌溉管理与土壤扰动的综合影响。结果表明:由于土壤剧烈扰动导致土壤呼吸通量出现短期的迅速增加,土壤剧烈扰动后两个处理的土壤呼吸峰值均超过800 mg/(m2·h),而且大部分时间在300 mg/(m2·h),高于大部分相关报道。对于SI处理,在适宜的水分条件(102%WHC)和土壤剧烈扰动的协同作用下,使土壤CO2呼吸峰值超过了900 mg/(m2·h)。对于SDI+SI处理,由于剧烈扰动的影响在非适宜的水分条件下出现了800 mg/(m2·h)以上的CO2排放峰值,土壤剧烈扰动后灌溉能够显著降低土壤呼吸通量,灌水后随水分达到适宜范围(98%WHC),出现水分调控导致的另一个小高峰,但本研究中水分高峰仅为土壤剧烈扰动后峰值的67%。     

抓好黑土地治理全力推进水土保持工作

九三垦区试点工作坚持以科学发展观为指导，以水土资源可持续利用和生态环境可持续维护为核心，以改善生态与环境和群众生产生活条件、提高农业综合生产力、增加农民收入为目标．以构建人与自然和谐为重点，与时俱进，开拓创新，使水土保持工作取得了显著的成效。