作物覆盖条件下田间水热运移的模拟研究

本文提出了一个描述作物覆盖条件下田间水热运移的数学模型,以能量平衡方程为基础,建立了求解热流分布定解问题中上边界条件所需的地表温度模拟方法。该模型经在西北农业大学灌溉试验站实际应用,模拟结果可靠。在此基础上分析了田间能量平衡方程中各分量间的比例关系。     

基于水量平衡方程推求盐分胁迫条件下春玉米根系吸水模型参数

为了探究作物根系吸水与根区土壤盐分运动的关系,在甘肃省石羊河流域开展春玉米田间试验,试验在测坑中进行,引入Feddes提出的根系吸水模型,在春玉米生育期内选择7个时间段作为研究春玉米根系吸水时间段,设置淡水灌溉、3 g/L水与6 g/L水灌溉处理,利用水量平衡方程分别计算各处理在各时段的根系吸水量.在此基础上,利用最小二乘法优化得到盐分胁迫修正系数的参数p为1.397,并且对3 g/L水与6 g/L水处理的根系吸水量模拟值和实测值进行了比较,相关系数在0.99以上,模拟值和实测值的误差在允许误差15%范围之内.建立了盐分胁迫条件下春玉米根系吸水模型,为该地区研究春玉米种植条件下土壤水盐运动规律奠定基础.     

塔里木盆地陆气水热交换数值模拟

本研究提出了干旱区陆气水热交换中包含植被效应的土壤分层陆地水文耦合模型，分析了数学模型中温度变化与水分运动分层的物理原因和气候状况对地表面能量交换的影响，改进了强迫恢复法，采用了新的计算净幅射的计算公式，最后利用本模式，对新疆塔里木盆地阿克苏水平衡试验站干旱区的土壤，植被，大气间热交换过程进行了数值模拟，模拟结果与实测值重合较好。     

喷灌

喷灌是利用专门设备将有压水送到灌溉地段,并喷射到空中散成细小的水滴,象天然降雨一样灌溉。由于喷灌对地形土壤的适应性强,机械化程度高,灌水均匀,灌溉水利用系数高,并可调节空气湿度和温度,因此,被作为一种先进灌水技术而受到广泛重视。一些经济发达国家的     

土壤-植物-大气系统水热传输的研究

近代对水分循环的研究,倾向于将土壤-植物-大气视为物理上的连续体,称之为SPAC系统。本文应用土壤水动力学、微气象学和能量平衡原理,建立了作物生育期SPAC系统的水热迁移和转化模型,并采用全隐式有限差分法进行离散,通过自动调节计算步长和反复迭代等方法设计了数值模拟程序,对冬小麦返青至成熟期的水热状况进行了模拟,结果表明,模型真实地反映了作物生长过程中土壤的水热状况和蒸散发动态过程,可用于田间墒情预报,并制定适宜的灌溉定额。     

喷头不同组合模式下水量分布和喷灌均匀度的田间试验及数值模拟

利用三次样条两次插值叠加法并结合单喷头水量分布可计算得到多喷头组合水量分布。为验证该方法的适用性及探究变间距条件下喷灌均匀度的变化情况,通过田间试验,得到ZY-2型单喷头水量分布及多喷头18 m×18 m组合形式下水量分布,计算了喷灌均匀度。利用MATLAB软件构建了喷头组合条件下水量分布的数值模拟模型,计算出不同组合模式下水量分布和组合喷灌均匀度。结果表明:模拟与实测喷灌水深的相对误差(RE)和均方根误差(RMSE)分别为8.49%和3.17 mm,组合喷灌均匀度的相对误差为1.85%,表明构建的模型能较准确地模拟不同喷头组合条件下的水量分布和组合均匀度; ZY-2型喷头在正方形21 m×21 m布置形式下,喷灌均匀度达到最高(0.873);在变喷头间距和变支管间距两种矩形布置时,喷灌均匀度整体上随着支管间距的增加而逐渐降低,但喷头间距增加时喷灌均匀度降低的幅度更大。研究结果可为优化喷头布置形式提供技术支撑。     

基于枝干模型的喷灌管网水力计算分析

喷灌管网水力学计算是喷灌管网水力学设计的关键环节,针对逐级迭代法在求解管网水头损失时,存在计算过程复杂、计算量大的问题,该文提出了基于优化喷灌管网布置和管道工程计算的枝干模型。模型利用节点矩阵的方法,分析单一管元系统的管元阻力系数K_i;结合节点连续性方程、管元方程及辅助方程,简化管网水力计算,精准求解管网水头损失。运用枝干模型算法对喷灌机组进行水力计算,并进行验证。结果表明：模型计算系统水头损失与实际值的相对误差绝对值为2.7%,计算值与实际值吻合,验证了模型的准确性。枝干模型为解决喷灌管网水力计算提供参考。     

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究II:模型验证与应用

根据北京永乐店试验站的田间试验资料，得出冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移耦合的WheatSPAC模型计算需要的土壤参数与冬小麦遗传参数。将模型的计算值与实测值进行比较，表明模型能够较好地模拟叶面积指数、干物质重、土壤水分温度等。利用WheatSPAC模型对不同灌溉条件下的田间水热状况与作物产量进行分析，得到结论：对于北京地区的气候条件，返青后作物蒸腾消耗占净辐射的50%以上；如果返青后墒情较好，在拔节期进行灌溉对冬小麦的最终产量最为有利；如果在拔节之后进行一次灌溉，则灌溉进行得越早对产量越有利；三水以后，随灌溉量的增加，产量的边际效益递减；返青后，降雨与灌溉的总量约240mm对冬小麦的生长比较适宜。     

叶尔羌灌区冬小麦生育期SPAC水热传输的模拟研究

本文应用土壤水动力学、微气象学和能量平衡原理，建立了作物生育期土壤-植物-大气连续体(SPAC)的水热迁移和转化模型，并采用全隐式有限差分方法进行离散，通过自动调节计算步长和反复迭代等方法设计了数值模拟程序.运用本模型对新疆叶尔羌河流域地下水均衡场1995年3月～6月冬小麦返青至成熟期的田间水热状况进行了模拟.结果证明，该模型较真实地反映了非冻结期作物生长过程中土壤中的水热状况以及地表和作物蒸散发的动态变化过程，可用于墒情预报以及农田蒸散发的研究。     

地膜覆盖条件下SPAC系统水热耦合运移模型的研究

本文建立了地膜覆盖条件下SPAC系统水热耦合运移模型。该模型由大气、植物冠层、地膜覆盖层和土壤四层组成。根据能量平衡原理建立了各层的能量平衡方程。采用牛顿-莱普森方法和有限差分法求解了各能量平衡方程和土壤水分及温度剖面，并用冬小麦的实测资料对模型进行了验证，结果表明模型具有一定的精度。此外，本文对SPAC系统中的阻力项进行了探讨。