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基于撒施施肥方式下畦灌试验数据,从传统平均相对误差和马尔科夫随机过程两个角度,对二维撒施畦灌地表水流溶质运移模型进行了验证．基于传统平均相对误差的结果表明,模型模拟的水流推进与消退的平均相对误差分剐为4．98％和9．37％,水量平衡误差为0．28％,模拟各测点的溶质质量浓度变化过程平均相对误差为8．64％-14．22％,溶质平衡误差O．58％,构建的模型不仅具有较好的模拟二维撒施畦灌地表水流运动和溶质质量浓度变化过程的能力,还具备较佳的水量与溶质质量守恒性．基于马尔科夫随机过程的计算结果表明,地形项的随机性对模拟效果的影响为88．68％-96．21％,而畦面土壤物理属性等模型未能考虑因素的随机性对各测点溶质质量浓度变化的影响为3．79％-11．32％,因此仅考虑畦面微地形分布随机性的模型,具备优良的二维撒施畦灌地表水流和溶质运移过程的模拟性能．构建的模型为评价撒施施肥方式下的畦灌施肥系统性能,提供了合理完备的实用性数值模拟工具． 相似文献
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基于二维畦灌全水动力学模型模拟的地表水深及畦面任意点垂向均布的流速场,通过把湍流垂向流速分布律由标量推广为矢量形式,并结合不可压缩流体力学连续性方程,构造了沿二维畦面及垂向非均布的三维流速场;利用能够描述二维畦面及垂向三个维度的溶质浓度场非均布变化特征的对流-扩散方程,描述传统撒施下的二维畦灌地表溶质运移过程,采用构造的三维流速场,基于湍流近壁模型构造了溶质扩散系数,从而构建了肥料撒施畦灌地表水流溶质运移控制方程;借助于畦灌地表水流模型中的薄水层假设,构建畦面溶质浓度初始条件,并采用一级动力学方程和任意点的固态溶质总量守恒特征,构建了撒施的肥料溶解与输运过程边界条件,从而构建起撒施肥料下的二维畦灌地表水流溶质运移模拟模型. 相似文献
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模拟撒施肥料下的一维畦灌地表水流与溶质运移过程可为采用先进的畦灌液体施肥方式提供对比依据。该文基于湍流理论垂向流速线性与对数分布规律及不可压缩流体力学连续方程,构造沿畦长及任意垂向断面的非均布流速场和溶质浓度场,建立起撒施肥料下的一维畦灌地表水流与溶质运移模型,并利用典型畦灌施肥试验结果,检验该模型的模拟效果。结果表明,建立的模型不仅具有在撒施肥料状况下较好模拟地表水流运动和溶质浓度时间变化过程的能力,还具备较佳的水量和溶质质量守恒性,从而为评价撒施肥料下的畦灌施肥系统性能及与其它施肥方式下的畦灌施肥系统性能对比,提供了实用的数值模拟工具。 相似文献
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为探究降水条件下水分与溶质在地表和土壤中的运动规律，分别采用二维扩散波方程和传统的三维Richards方程描述地面径流和土壤水分运动，选用双层结点法对两者进行耦合，根据达西定律和地表与土壤水中的溶质浓度，计算地面径流和土壤水分的溶质交换量，从而构建地表水土壤水运动与溶质运移全耦合数值模型。选取已发表文献中的物理模型实验进行数值模拟，算例1和算例2中地表径流数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差分别小于14.8%和21.5%，均方根误差分别小于0.147 cm2/s和0.833 cm2/s；算例2中径流硝态氮浓度的数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差小于24.7%，均方根误差小于1.334 mg/L。物理实验和数值模拟所得地表径流量和溶质浓度数据的对比分析验证了模型的合理性和准确度。研究结果可为地表水土壤水水分运动与溶质运移耦合分析提供理论支持。 相似文献
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传统畦灌模型多是基于非恒定渐变流方程建立的,在模拟变流量畦灌水流运动时的精度难以保障。本文综合分析了变流量畦灌过程中田面水流的运动状况,将其按照边界条件的不同划分为恒定流量进水阶段、变流量进水阶段、畦首消退阶段、田面消退第1阶段、田面消退第2阶段等5个阶段,基于非恒定渐变流方程和非恒定急变流方程构建了适用于变流量畦灌系统的渐变流-急变流数值模型,通过2组恒定流量畦灌、4组变流量畦灌的田间试验以及2组文献资料中的畦灌试验数据对模型进行了验证。结果表明,渐变流-急变流畦灌模型模拟值与现场实测结果吻合较好,模拟推进时间决定系数R2均大于0.96、模拟消退时间R2大于0.90。与目前常用的WinSRFR模型相比,渐变流-急变流畦灌数值模型在模拟恒定流量畦灌方面具有相似的精度,且在模拟变流量畦灌方面精度更高。渐变流-急变流畦灌模型可以较精准地模拟变流量畦灌的水流运动状况,可为分析变流量畦灌系统、优化变流量畦灌方案提供支撑。 相似文献
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为确定满足畦灌技术约束下的冬小麦最小灌水定额,采用地面灌溉水流运动模拟模型SISM,结合华北地区畦灌现状,考虑畦田长度、坡度、田面标准差、微地形空间分布差异及入畦单宽流量等要素,设计53.088种畦灌技术要素组合,以地面灌溉水流覆盖整个田块和最小灌水深度Zmin>0为控制条件,对不同技术要素组合下的灌水过程进行模拟,分析畦灌技术要素和灌水性能指标值的对应关系,结合畦灌数值模拟试验结果,提出3种代表性畦田长度（50、100、150 m）下田面标准差、坡度、入畦单宽流量等畦灌要素的建议范围。在不考虑畦田布置优化方案的条件下,3种代表性畦长畦灌最小灌水定额不宜低于84、117、148 mm;在地面灌溉技术及畦田布置方案优化的条件下,3种代表性畦长畦灌最小灌水定额不宜低于71、75、79 mm。 相似文献
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《中国农村水利水电》2017,(7)
为了研究引黄灌溉条件下氮素在地表水流中的特点,促进表施肥料下田间灌溉系统设计和管理的改进,基于引黄畦灌撒施和液施尿素试验资料,分析了地表水流中尿素沿畦长的迁移转化过程,水流水力、水质的影响,以及氮素浓度的时空变异特征。结果表明,水流中氮素主要以有机氮的形式存在,尿素的水解需要一个过程;悬浮颗粒物不是引起不同氮素沿程变化的主要原因。撒施在流速等作用下,氮素存在明显的畦首流失,畦尾累积,且总氮、有机氮、氨氮和硝氮与距离的相关系数都大于0.8,为高度相关。施肥方式对地表水流中氮素分布有显著的影响,液施较撒施可以提高地表水流中氮素时空分布的均匀性,总氮在撒施30 min时的变异系数比开始大0.38。不同氮素的性质不同,在迁移转化过程中不完全同步。 相似文献
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以我国大型圩区为研究对象,开发出一通用的地下水溶质运移随机模拟数学模型,用以模拟圩区地下水中污染物运移与累积情况。分析了大气降水、地表蒸发等随机变量的模拟预测方法,应用随机理论及时间序列理论对上述动态因素进行动态模拟,建立了不同边界条件的圩区地下溶质运移随机模拟模型。应用MODFLOW软件进行数值分析,给出特征点处地下水中总氮浓度随时间的变化规律,并提出现状封闭率条件下的适宜水面率及年排污最大量。结果表明,地下水总氮含量模拟值与实测值最大相对误差11.67%。 相似文献
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在一个流域内,地表水地下水常常存在着密切的水力联系,尤其是在河谷地区。把一个流域内地表水地下水分开进行研究,会使二者的相互联系得不到切合实际的表达。为了解决以往数学模拟模型无法综合考虑地表水地下水在水量水质相互联系这一问题,以河谷地区为原型建立假想例,通过采用双重节点耦合法将地表水模型和地下水模型耦合,建立地表水地下水水流联合模拟模型。在此基础上,使用Fick定律描述地表水与地下水之间的溶质交换过程,建立地表水地下水水质联合模拟模型。开发应用HydroGeoSphere软件对构建的联合模拟模型进行求解,预报未来120d研究区内水流和总氮的变化特征。结果表明,研究区地表水地下水补排关系为地表水补给地下水,大量开采地下水会使河口流量减少;随地下水开采量增加,地下水污染加重。 相似文献
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根据山东簸箕李灌区冬小麦灌溉实测资料,初步建立了基于BP网络的畦灌性能模拟模型,并以地面灌溉数值模型SRFR模拟结果作为目标值,对开发的BP模型进行了训练,确定了BP模型运行参数。应用结果表明,SRFR模型和BP模型得到的灌水效率和灌水均匀度变化规律一致,平均相对误差均为2.5%左右,基于BP网络的畦灌性能模拟模型可用于类似条件下畦灌性能指标的预测和评价。 相似文献
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畦田Philip入渗参数和田面综合糙率同步推求 总被引：4，自引：1，他引：4
以水量平衡原理为基础,通过对畦灌地表水面线的概化,并将Philip入渗公式等同为α=0.5的Kostiakov修正模型,由此建立了利用畦灌水流推进过程同步推求Philip土壤入渗参数和田面综合糙率的模型.结合文献资料和大田试验对所建模型进行验证,并采用Matlab软件求解,得出不同地表储水形状系数σh下的入渗参数和糙率,并分别对入渗参数和田面综合糙率的可靠性进行了验证,结果表明所建模型同步推求土壤入渗参数和田面综合糙率是可靠的,并且计算方便,精度较高. 相似文献
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本文提出了长畦分段灌溉法的一种设计模型。它是根据水量平衡原理、考虑相邻灌水段水流可以相互迭加、同时采用畦灌水流运动的普遍理论而建立的。根据模型的两种具体边界条件(水平畦和单向推进)提出了进水口间距的确定方法,包括解析法、图解法和电子计算机解法。试验结果表明,这个模型对长畦分段灌溉的设计是有效的且简便实用。可以使长畦分段灌溉准确实现定额灌溉,特别是小于35立米/亩的低定额灌溉,灌溉水分布均匀度、田间水利用率及灌溉水贮存率均超过80—85％,并随畦长而增加,比畦灌省水40—60％,灌溉效率可以提高一倍。文中还讨论了模型设计参数的确定、长畦分段灌溉法配合作物间作套种的增产作用等问题。 相似文献
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针对螺旋槽上游泵送机械密封的研究和设计过程中,利用未考虑修正因素的近似解析法所得结果与试验结果偏差进行比较,为准确、高效地解析计算螺旋槽上游泵送机械密封的性能,考虑液体进入螺旋槽时会产生压力损失的“端部效应”,对螺旋槽根处的压力进行了修正,获得了修正后的液膜压力分布近似解析表达式和密封的开启力.并将开启力与未修正的近似解析计算结果、数值模拟结果和试验结果进行了比较.结果表明:修正后的近似解析计算结果与数值模拟结果和试验结果基本吻合,当密封处于低压差工况时,与数值模拟结果的平均相对误差为19％,最大相对误差为62％,与试验结果的平均相对误差为86％,最大相对误差为155％;当密封处于高压差工况时,与数值模拟结果的平均相对误差为19％,最大相对误差为25％.研究结果可为上游泵送机械密封等液膜润滑机械密封的研究、设计和应用提供参考. 相似文献
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非吸附性离子质量浓度对红壤入渗特性的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
为了研究非吸附性离子(以Cl~-为例)的质量浓度变化对红壤水分运动溶质迁移特性及分布规律的影响,通过一维垂直入渗法,并借助于HYDRUS模型对其进行了模拟.结果表明:初始Cl~-质量浓度对红壤湿润锋推进和入渗能力有较强的影响,初始Cl~-质量浓度越大湿润锋推进越快,累积入渗量和稳定入渗率也相应地增加,但在入渗开始初期100 min内这种影响不显著.初始Cl~-质量浓度也影响了入渗结束后土体内含水率和Cl~-含量的分布,同一土层深度含水率与Cl~-含量随初始质量浓度的增加而变大.HYDRUS模型对不同浓度下的红壤水分Cl~-入渗及分布模拟平均相对误差在9.3%以内,模拟效率系数(NSE)均在0.85以上,模型的适应性较好.研究结果可为红壤区水肥一体化灌溉水分溶质运移研究提供指导. 相似文献
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畦田灌溉水流演进计算简化模型研究 总被引：2，自引：0，他引：2
在对水量平衡模型进行修改的基础上,结合零惯量运动方程,以水量平衡方程为基础,对畦灌水流演进模型的结构进行了研究。应用无因次系统模型,求得了模型的显式和隐式解。该模型可以用来计算畦灌水流演进距离。对山东省陈垓引黄灌区畦灌水流演进计算结果表明,该模型比以往使用的模型简单,计算精度与较复杂的零惯量模型的计算精度相当。模型计算不需编程,可以用手算完成全部计算过程,解决了传统的水量平衡模型无法解决的问题。 相似文献
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根据精细灌溉的要求,采用零惯量模型和土壤入渗理论,开发建立了可进行畦灌水流运动模拟、灌水质量评价、灌水技术参数优化、利用灌溉试验资料率定糙率和入渗参数等功能的畦灌决策计算机服务系统,该系统可为灌区技术人员确定畦灌技术参数、指导灌水实践提供决策服务,也可作为科研人员研究节水灌溉的一种技术工具。 相似文献
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畦田灌溉水流演进计算简化模型研 总被引：3，自引：0，他引：3
在对水量平衡模型进行修改的基础上，结合零惯量运动方程，以水量平衡方程为基础，对畦灌水流演进模型的结构进行了研究。应用无因次系统模型，求得了模型的显式和隐式解。该模型可以用来计算畦灌水流演进距离。对山东省陈垓引黄灌区畦灌水流演进计算结果表明，该模型比以往使用的模型简单，计算精度与较复杂的零惯量模型的计算精度相当。模型计算不需编程，可以用手算完成全部计算过程，解决了传统的水量平衡模型无法解决的问题。 相似文献