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基于Hydrus-1d模型的农田SPAC系统水分通量估算——以山西省运城市董村农场为例 被引量:20
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作者 王鹏 宋献方 +4 位作者 袁瑞强 韩冬梅 张应华 张兵 李保国 《地理研究》 CSCD 北大核心 2011年第4期622-634,共13页
农田SPAC系统水分通量的研究对提高农业用水效率,缓解我国的水资源短缺现状具有重要作用。本文利用Hydrus-1d模型,以山西省运城市董村农场为例,估算了研究区三种主要农作物(夏玉米、棉花和冬小麦)的农田水分通量。结果表明,在模拟期内,... 农田SPAC系统水分通量的研究对提高农业用水效率,缓解我国的水资源短缺现状具有重要作用。本文利用Hydrus-1d模型,以山西省运城市董村农场为例,估算了研究区三种主要农作物(夏玉米、棉花和冬小麦)的农田水分通量。结果表明,在模拟期内,夏玉米、棉花和冬小麦的作物蒸腾占蒸散发(T/ET)的比值分别为84.7%、71.6%和79.1%,T/ET比值的变化与作物叶面指数的变化具有较好的一致性,同时也受表层土壤水含量的影响;夏玉米、棉花和冬小麦在灌溉后的深层入渗量分别达到了74.2mm、70.8mm和90.0mm,大量的深层入渗降低了灌溉水的利用效率,应采取相应措施减小灌溉后的深层入渗量。地下水通过毛细上升进入土壤水既要受到地下水水位埋深的影响,也受土壤含水量的影响,在模拟期内,夏玉米、棉花和冬小麦的地下水毛细上升量分别为149mm、128mm和65mm。 展开更多
关键词 hydrus-1D 农田SPAC系统 蒸散发分割 深层入渗
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大沽河中游地区土壤水与浅层地下水转化关系研究 被引量:15
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作者 杨玉峥 林青 +1 位作者 王松禄 徐绍辉 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期547-557,共11页
青岛作为北方严重缺水城市之一,其水资源的合理利用对青岛的发展至关重要。通过对大沽河流域土壤水、地下水的长期观测,利用简化后的土壤水量平衡方程并结合Hydrus-1d软件对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行了分析和计算,... 青岛作为北方严重缺水城市之一,其水资源的合理利用对青岛的发展至关重要。通过对大沽河流域土壤水、地下水的长期观测,利用简化后的土壤水量平衡方程并结合Hydrus-1d软件对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行了分析和计算,同时得到了该区域土壤水资源量。结果表明,土壤水分与降雨、地下水位埋深存在较快的响应关系;土壤水与地下水可以相互补给,且不同时期具有不同的转化特征:玉米生长期内土壤水与地下水的交换频繁,且容易出现农田土壤水分渗漏以及地下水位剧烈波动,期间土壤水补给地下水228.0 mm,地下水补给土壤水287.5 mm;而小麦生长期内未进行农田灌溉时,土壤水与地下水几乎为单向联系,主要由地下水补给土壤水,且补给量变化较玉米期稳定,期间土壤水补给地下水70.09 mm,地下水补给土壤水266.9 mm;通过计算得到研究区土壤水资源量为439.1万m3,这对于农作物的生长具有重要的作用,应制定合理的灌溉方案,最大限度利用土壤水资源,从而达到农业节水的目的。 展开更多
关键词 土壤水 地下水 水量平衡 hydrus—1d
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波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动数值模拟及试验 被引量:14
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作者 傅渝亮 费良军 +1 位作者 聂卫波 王博 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期66-71,共6页
考虑到地下水浅埋对上层包气带水分分布造成一定影响,该研究结合波涌灌技术,对地下水浅埋下间歇入渗的土壤水分分布特征和运动规律进行了分析,建立了基于饱和-非饱和土壤条件下一维间歇入渗水分运动模型,根据试验实测资料采用Hydrus-1D... 考虑到地下水浅埋对上层包气带水分分布造成一定影响,该研究结合波涌灌技术,对地下水浅埋下间歇入渗的土壤水分分布特征和运动规律进行了分析,建立了基于饱和-非饱和土壤条件下一维间歇入渗水分运动模型,根据试验实测资料采用Hydrus-1D软件反推土壤水分运动参数,并对入渗过程进行了模拟。在此基础上,确定了饱和导水率的估算模型。结果表明:所建参数估算模型较好地反映了饱和导水率与间歇周期数、循环率以及周期时间之间的相关关系,所建水分运动模型模拟值与实测值比较,累计入渗量、土壤含水率以及湿润体运移距离总体相关系数高于0.96,均方差在0.5以内,吻合度较高,能够较好地描述了地下水影响条件下波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动特征。该研究为波涌灌技术进一步发展奠定了科学基础。 展开更多
关键词 灌溉 土壤 数值方法 波涌灌 间歇入渗 水分运动 hydrus-1D
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生态滤沟对城市路面径流的净化效果试验及模拟 被引量:10
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作者 李家科 蒋春博 +1 位作者 张思翀 李怀恩 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期898-908,共11页
通过试验和模拟,研究生态滤沟对城市路面径流的净化效果及适宜工况。设计了半渗透型和防渗型两套生态滤沟试验系统,每套系统由5种典型填料滤沟组成。不同影响因素的多水平正交试验和单因素试验结果表明:填料组合方式是对整体处理效果影... 通过试验和模拟,研究生态滤沟对城市路面径流的净化效果及适宜工况。设计了半渗透型和防渗型两套生态滤沟试验系统,每套系统由5种典型填料滤沟组成。不同影响因素的多水平正交试验和单因素试验结果表明:填料组合方式是对整体处理效果影响最重要的因素,且以粉煤灰+沙(FS)为人工填料层的生态滤沟净化效果最好,防渗与半渗透型沟槽综合去除率分别为83.12%和73.18%,最佳淹没区高度为150 mm。建立了污染物(TN、TP)去除率、出水率与各影响因素的多元回归模型,经Nash-Suttcliffe系数和决定系数检验,拟合效果良好。采用Hydrus-1D模型对3种入流浓度下TP在生态滤沟系统中的迁移进行了模拟,TP出水浓度模拟值与实测值平均相对误差分别为14.11%、17.33%和26.57%,模拟结果可靠。 展开更多
关键词 生物滞留 城市路面径流 填料 多元回归模型 hydrus-1D
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黄土关键带深层土壤水分动态模拟与主控因素 被引量:3
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作者 童永平 贺美娜 +6 位作者 孙慧 赵亚丽 宋怡 苏李君 单鱼洋 卢玉东 王云强 《第四纪研究》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1182-1192,共11页
地球关键带是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域,土壤水分是黄土高原关键带植被恢复与生态环境重建的关键因子之一。为探明黄土关键带深剖面土壤水分变化过程并进行模型模拟,对黄土高原长武塬区苹果地和小麦地的深层土壤水分... 地球关键带是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域,土壤水分是黄土高原关键带植被恢复与生态环境重建的关键因子之一。为探明黄土关键带深剖面土壤水分变化过程并进行模型模拟,对黄土高原长武塬区苹果地和小麦地的深层土壤水分(0~18m)进行监测(2011~2013年,共选择11个不同日期进行深剖面土壤水分监测),在此基础上,采用Hydrus-1D进行模型模拟,分析了深剖面土壤水分动态及其模拟效果的主控因素。结果表明:1)苹果地(6~18m)、小麦地(3~18m)的深层土壤含水量随时间变化很小;0~1m的土壤含水量随时间变化较大;不同土地利用类型会产生不同的土壤水分过程及运动机制;在根系及近根系区,土壤含水量变化受根系分布格局及土壤质地共同影响,接近地表时还同时受降雨、蒸发等上边界条件影响;在非根系区,土壤含水量的主要影响因素为土壤质地;2)利用前6次的实测数据进行调参和校正,后5次实测数据进行预测效果检验,取得了较好的深剖面土壤水分模拟效果——苹果地的决定系数、相对误差绝对值、均方根误差分别介于0.5923~0.7637、3.33%~5.20%、0.0149~0.0168cm3/cm3之间,小麦地分别介于0.2414~0.6822、2.64%~4.58%、0.0177~0.0247cm3/cm3之间;3)叶面积指数、根系深度与分布是影响深剖面土壤水分动态模拟效果的主控因素。相关结果可为黄土关键带深剖面土壤水分模拟与调控提供参考。 展开更多
关键词 地球关键带 土壤水分模拟hydrus-1D模型 深层土壤 苹果地和小麦地 黄土塬区
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浑河傍河区地下水氮污染来源贡献研究 被引量:2
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作者 刘丽雅 何江涛 王俊杰 《岩土工程技术》 2015年第2期59-64,共6页
针对沈阳浑河傍河水源地地表、河流及地下水氮污染情况,利用Hydrus-1D实现以点代面模拟过程,计算包气带底部淋滤出水的水量和氮素浓度,并将其作为初始值输入由Visual Modflow构建的含水层氮素迁移转化数值模型,实现地表、包气带与含水... 针对沈阳浑河傍河水源地地表、河流及地下水氮污染情况,利用Hydrus-1D实现以点代面模拟过程,计算包气带底部淋滤出水的水量和氮素浓度,并将其作为初始值输入由Visual Modflow构建的含水层氮素迁移转化数值模型,实现地表、包气带与含水层系统间模拟计算的结合。此外,结合地下水氮素测试结果,通过均衡公式计算不同地下水氮污染来源的贡献率。模拟结果表明,东南部地下水氨氮的主要污染来源为浑河补给,贡献率为61.79%;西北部地下水硝酸盐氮的主要污染来源为地表垂向入渗,贡献率为43.92%。 展开更多
关键词 地下水 氮污染 hydrus-1D VISUAL MODFLOW 贡献率
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Impacts of Rainfall Intensity on Soil Solute Loss in a Small Basin
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作者 HE Jia-ji YANG Chuan-guo +1 位作者 XIANG Long YAN Wen-ming 《Meteorological and Environmental Research》 2012年第5期22-24,共3页
[Objective] The study aimed to analyze the impacts of rainfall intensity on soil solute loss. [ Method] Hydrus-1D model was used to sim- ulate surface runoff process and soil solute loss process under different rainfa... [Objective] The study aimed to analyze the impacts of rainfall intensity on soil solute loss. [ Method] Hydrus-1D model was used to sim- ulate surface runoff process and soil solute loss process under different rainfall intensities in Meilin basin, Yixing City, and its reliability was verified. Afterwards, the model was used to simulate the movement of total nitrogen (TN) in the soil under various rainfall intensities. [Result] Hydrus-1D model had a good effect in the simulation of soil moisture and TN content in surface soil. During the rainfall, TN loss from surface soil (0 -20 cm) accounted for above 95% of total loss from the whole soil (0 -100 cm). In addition, TN loss increased with the enhancement of rainfall intensities. However, TN loss tended to be stable when rainfall intensity exceeded 0.030 0 cm/min. [Conclusion] The research could provide theoretical refer- ences for the control of agricultural nonpoint source pollution in future. 展开更多
关键词 Soil solute Rainfall intensity hydrus-ld model Surface runoff China
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空间和时间离散对土壤入渗数值模拟的影响
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作者 温焕君 林青 徐绍辉 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2018年第3期352-363,共12页
大气降水和农田灌溉水等入渗补给地下水的过程,也就是土壤水在非饱和带中的时空变化特征,通常可用Richards方程来描述。在用数值方法,如有限元法或有限差分法求解Richards方程时,由于时间步长或空间步长选择不当,易出现数值振荡或数值... 大气降水和农田灌溉水等入渗补给地下水的过程,也就是土壤水在非饱和带中的时空变化特征,通常可用Richards方程来描述。在用数值方法,如有限元法或有限差分法求解Richards方程时,由于时间步长或空间步长选择不当,易出现数值振荡或数值弥散现象,导致模拟结果不稳定。该文利用Hydrus-1D软件,对12种主要质地土壤(可大致分为砂性土、壤性土和黏性土三大类)在定水头入渗情况下的运动过程进行了数值模拟,探讨了时间步长和空间步长对数值解的影响。通过给定不同的初始、最小和最大时间步长、空间步长和不同质地土壤的水力特性经验参数,获得与之对应的计算结果,从而得到其能保证解稳定的最佳取值范围。模拟结果表明,就砂性土壤而言,初始时间步长取值范围在0.072-72 min,空间步长应在0.2-10.0 cm之间;对壤性土来说,空间步长取值范围也是在0.2-10.0 cm之间;而从黏性土壤来看,无论初始时间步长和空间步长如何取值,模拟结果都会不收敛或出现数值振荡。因此,在解表征土壤水分运动的Richards方程的过程中,不同土质得到的数值解的稳定性也不同,砂性土数值解的稳定性最好,壤性土次之,黏性土最差。 展开更多
关键词 土壤 入渗 RICHARDS方程 数值弥散 hydrus-1D
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Hydrus-1D软件在地下水污染风险评价中的应用 被引量:49
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作者 李玮 何江涛 +2 位作者 刘丽雅 高鹏 纪亚萍 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期639-648,共10页
以北京市东南郊再生水灌区为研究区域,应用Hydrus-1D软件构建水流、溶质运移模型,模拟再生水连续灌溉入渗过程中水流在包气带中的运动,并以再生水中的典型有机污染物多环芳烃萘、菲为研究对象,模拟其随灌溉水在包气带中的迁移衰减反应过... 以北京市东南郊再生水灌区为研究区域,应用Hydrus-1D软件构建水流、溶质运移模型,模拟再生水连续灌溉入渗过程中水流在包气带中的运动,并以再生水中的典型有机污染物多环芳烃萘、菲为研究对象,模拟其随灌溉水在包气带中的迁移衰减反应过程,结合MapGIS6.7,将Hydrus-1D的点模拟结果应用于大面积、区域性的污染评价,通过与研究区地下水萘、菲的背景值进行对比,分级评估地下水污染风险.结果表明,经过50年连续灌溉后,再生水灌区整体地下水萘、菲污染风险较低,萘的污染风险高于菲,灌区内高污染风险区域主要位于凤港减河、红旗干渠与凤官沟交汇处以及东风干渠、永乐河与通大边沟之间. 展开更多
关键词 再生水 地下水污染风险评价 hydrus-1D 多环芳烃
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应用Hydrus-1D模型模拟分析冬小麦农田水分氮素运移特征 被引量:32
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作者 曹巧红 龚元石 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期139-145,共7页
将Hydrus 1D水氮联合模型用于模拟冬小麦农田水分氮素运移转化过程,试验和模拟结果表明,北京地区冬小麦农田不同水肥处理小区,蒸散量约400mm,占根层总耗水量的95%以上,水分渗漏到根层以下量很少,各小区最大渗漏量为38.4mm。作物吸氮占... 将Hydrus 1D水氮联合模型用于模拟冬小麦农田水分氮素运移转化过程,试验和模拟结果表明,北京地区冬小麦农田不同水肥处理小区,蒸散量约400mm,占根层总耗水量的95%以上,水分渗漏到根层以下量很少,各小区最大渗漏量为38.4mm。作物吸氮占总耗氮量的94%以上,而根层以下氮淋失很少,最大氮淋失量为8.7kg/hm2。氮淋失量主要对应于水分渗漏量,可考虑改变灌溉措施减少水氮淋失量。传统水、肥管理方案与优化水、肥管理方案比较,各处理产量和水氮利用效率无显著差异,而前者根层水分渗漏量大并肥料总投入量大。综合评价认为,优化水肥管理措施更合理可取。 展开更多
关键词 冬小麦 农田水分 氮素运移 氮素转化 hydrusld模型 模拟分析 水肥管理 水分利用效率 氮淋失 氮利用效率
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基于HYDRUS-1D模型的华北低平原区不同微咸水利用模式下土壤水盐运移的模拟 被引量:12
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作者 何康康 杨艳敏 杨永辉 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1059-1070,共12页
华北低平原区深层地下水的不断超采不仅造成淡水资源的枯竭,还引发了地面沉降、土壤盐渍化等一系列生态环境问题。微咸水在农业上的利用已成为缓解水资源危机的研究重点。为了研究不同咸水灌溉模式的可持续性,本文以华北低平原区的河北... 华北低平原区深层地下水的不断超采不仅造成淡水资源的枯竭,还引发了地面沉降、土壤盐渍化等一系列生态环境问题。微咸水在农业上的利用已成为缓解水资源危机的研究重点。为了研究不同咸水灌溉模式的可持续性,本文以华北低平原区的河北省南皮县为例,利用Hydrus-1D模型,基于8种不同微咸水灌溉方案,模拟2008—2013年6年冬小麦-夏玉米轮作制度下,2 m土体水盐通量变化。模拟结果表明,土体剖面盐分积盐区主要集中在下层土壤(100~200 cm);上层土壤(0~100 cm)溶液盐分浓度大部分时间保持在2 g·L^(-1)左右,能保证作物正常生长;但土壤剖面盐分浓度在冬小麦灌浆末期出现峰值且随灌水盐分浓度增加而逐渐升高。土体盐分充分淋洗的关键在于降雨强度,7月份降雨强度是土体脱盐与否的主要影响因素;同时,在丰水年型夏玉米播种后结合出苗水适当灌溉洗盐对土体达到有效脱盐起到重要作用。本文通过综合分析水文年型、土壤剖面盐分的动态分布特征以及结合夏玉米出苗水的洗盐淡水用量3方面因素对土壤盐分迁移的影响,提出华北低平原区两种适宜的微咸水灌溉制度:(1)冬前浇灌小于2 g·L^(-1)的冬小麦越冬水,春后在冬小麦拔节期浇灌一次2~4 g·L^(-1)微咸水;(2)冬前不灌越冬水,春后分别在冬小麦拔节期和灌浆期浇灌2 g·L^(-1)微咸水。两种灌溉制度年均结合夏玉米出苗水的洗盐淡水用量和总耗水量分别为60~70 mm和250~260 mm。本文结果旨在为华北低平原区微咸水利用的节水潜力及其可持续性提供理论指导。 展开更多
关键词 微咸水利用 灌溉模式 hydrus-1D模型 水盐运移 水文年型 冬小麦-夏玉米轮作
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低山丘陵区红壤酸雨中典型阴离子垂直迁移状况及模拟 被引量:8
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作者 方堃 陈效民 +4 位作者 杜臻杰 张佳宝 邓建强 孙江慧 周春明 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期107-111,共5页
酸雨中的SO24-和NO3-等阴离子在土壤中迁移时会引起大量的盐基离子淋溶,导致土壤退化。用室内土柱模拟SO24-和NO3-在红壤旱地各土层中的垂直穿透状况,并用Hydrus-1D模型对试验结果进行了拟合和预测。结果表明,NO3-在红壤各层中的穿透速... 酸雨中的SO24-和NO3-等阴离子在土壤中迁移时会引起大量的盐基离子淋溶,导致土壤退化。用室内土柱模拟SO24-和NO3-在红壤旱地各土层中的垂直穿透状况,并用Hydrus-1D模型对试验结果进行了拟合和预测。结果表明,NO3-在红壤各层中的穿透速度较快,其中在耕作层的穿透曲线峰值最高,C/C0达到0.39,峰值高低顺序依次为:耕作层>母质层>淋溶层>犁底层。SO24-在土柱中的穿透速度远低于NO3-,穿透曲线有明显的拖尾现象。其在各土层的穿透时间依次为:母质层>犁底层>淋溶层>耕作层;而其峰值高低顺序依次为:耕作层>淋溶层>母质层>犁底层,最高点耕作层的顶点C/C0仅为0.22。用Hydrus-1D模型对试验结果进行模拟,所得的SO24-和NO3-穿透土壤的浓度模拟值与其实测值均呈极显著的正相关关系。利用数学模拟获得了饱和导水率和垂直扩散率等溶质运移参数,并预测了研究区酸雨后SO24-和NO3-在红壤耕层的迁移状况,表明SO24-会在酸雨结束后持续淋溶,从而影响土壤中Ca、Mg等盐基离子的淋失。 展开更多
关键词 红壤 酸雨阴离子 穿透曲线 hydrus-1D模型
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