基于土壤水动力学的洪水预报模型及其在无定河流域的应用

由于暴雨洪水发生次数少、观测资料不足、产汇流过程复杂等原因,干旱半干旱地区中小河流的洪水预报一直是我国水文预报业务的难点之一.基于土壤水动力学理论计算土壤入渗和地表产流过程,开发了具有物理机制的坡面产流模型;通过搭配中国洪水预报系统的坡面汇流模型,构建了陕西无定河支流大理河的洪水预报方案,以"2017.7.26"暴雨洪...     

基于RHESSys模型的延河流域水文要素定量模拟

为量化气候变化和土地利用变化对水文过程的影响,引入RHESSys(regional hydro-ecological simulation system)模型对退耕还林（草）工程实施前（P1时期）和实施后（P2和P3时期）的延河流域水文要素（蒸散发、径流和土壤水）进行模拟,并基于不同模拟情景量化土地利用变化和气候变化对不同水文要素的影响。结果表明：退耕还林（草）工程实施后,延河流域蒸散发量呈现显著上升趋势,径流和土壤水呈现下降趋势,但趋势并不显著。与P1时期（1990—1999年）相比,P2时期（2000—2009年）由人类活动引起的土地利用变化对蒸散、径流和土壤水变化的贡献率分别为82.66%、-51.87%和-55.13%,随着退耕还林工程的继续实施,P3时期（2010—2019年）贡献率下降到57.64%、-51.63%和-52.54%。由此可见,退耕还林（草）工程实施后,土地利用变化成为影响流域水文过程的主导因素。该结果对于黄土高原退耕还林（草）工程的实施前景和可持续发展管理有重要意义。     

土壤特性空间变异性初步研究

由于土壤特性空间变异性的研究具有广泛和重要的应用价值,本文根据田间试验资料,着重介绍和探讨了其研究方法。对田间土壤的颗粒组成(粘粒和粉粒含量)、干容重、土壤水吸力、含水量和饱和导水率等进行了测定租统计分析,按一定精度和置信水平的要求确定了取样数目。根据半方差和自相关图分析了土壤特性的空间结构——方向性和相关距离;做为示例,应用Kriging法进行了最优内插计算。根据12个入渗试验资料,对所用入渗方程的适用范围和入渗参数的空间变异性进行了初步分析。     

地表-土壤水动力学耦合模型在 复杂沟灌条件下的应用

反映地表水流运动和土壤水分运动的数学模型大多都是非线性偏微分方程,通常采用数值计算方法来求解较为复杂的地表水流运动模型和土壤水分运动方程。本文以辽宁某灌区玉米覆盖垄为例,利用零惯量模型和土壤水分运动方程(Richards方程)来描述沟灌灌水时水分的运动特征,构建沟灌地表-土壤水动力学的耦合模型,通过迭代法实现有效耦合,借助Matlab软件进行数值模拟与计算,将模拟结果与实测结果相对比,模拟结果符合实际情况,能够满足实际工作要求。     

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。     

保护性耕作对黑土区坡耕地土壤水分的影响

提高土壤的保水效果是旱作农业研究的重要内容,为此,通过室外人工降雨试验,分析了不同保护性耕作措施对黑土区坡耕地土壤水分的影响。结果表明：在不同耕作措施下,土壤含水量沿垂直方向的分布规律基本一致,在覆膜+垄向区田措施和免耕秸秆覆盖的保护性耕作方式下,土壤含水量明显高于常规耕作和裸地。不同耕作措施下的保水效果由好到差依次表现为：覆膜+垄向区田措施、免耕秸秆覆盖、常规耕作、裸地。研究成果可为黑土区防止坡面水土流失及选用合理的保护性耕作措施提供理论依据。     

灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水量和含盐量,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对土壤水盐动态的影响.研究结果表明:灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤水分影响明显,随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加,土壤含水率越大;灌溉定额与灌溉水矿化度均对土壤盐分影响明显,土壤盐分累积量随着灌溉定额和灌溉水矿化度的增加而增大;收获后与播种前相比,0~100 cm土层,除淡水充分灌溉处理脱盐外,其余各灌溉处理均呈现积盐,并且随着灌溉水矿化度的增大,盐分累积量也越大,其中灌溉水矿化度为6 g/L的轻度缺水灌溉处理积盐量最大,最大值为0.838 g/kg.     

荒漠绿洲灌溉农业土壤水再分配及种植模式探讨

为了深入掌握土壤水的再分配规律及其与灌溉水量之间的关系,在腰坝绿洲布设了3个灌溉试验点,通过监测灌水后30 d里不同深度土壤含水量变化情况,并利用Hydrus-1D模型,对灌水后土壤水再分配规律进行了研究。结果表明:在现行灌溉制度下,灌溉水对地下水的补给有限,即灌溉水几乎没有形成深层渗漏损失,尤其是在壤土中,由于其良好的持水性,灌溉水除了供给作物耗水外,主要是通过土壤蒸发的方式消耗。     

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     

垃圾填埋腾发覆盖系统渗沥控制试验和数值模拟

垃圾填埋场腾发覆盖系统(ET Landfill Cover)是由单一土层和植被构成的简易、低成本、无需管理的生态渗沥控制系统,该系统利用覆盖土层储蓄降水、依靠植物的蒸腾和土壤蒸发消耗土壤水,从而实现渗沥污染控制.通过在武汉大学灌溉排水与水环境综合试验场开展裸土覆盖和5组腾发覆盖的渗沥控制对比试验,并对这6个试验处理进行水量平衡分析,结果发现其中60 cm厚度壤土层和灌木构成的腾发覆盖系统渗沥控制效果比较好,但是试验过程也发现60 cm厚度土层储水能力不足以完全阻止雨量充沛季节形成渗沥液,在旱季也不能向灌木提供充足水分,而是需要灌溉来维持灌木正常生长.因此采用Hydrus 2D软件对不同土层厚度腾发覆盖系统的渗沥控制效果进行数值模拟,结果表明,在武汉地区采用120～140 cm厚度壤土层和灌木构成的腾发覆盖系统是确保渗沥控制效果的经济合理方案.