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以红壤坡地大型渗漏装置(裸地)为研究对象,分析了泥沙量-地表氮素输出量、壤中流量-壤中氮素输出量等观测数据之间的数学关系,构建了氮素随径流泥沙输出的经验模型,并将该模型与经典的土壤水分运移模型(HYDRUS-2D)、坡面土壤侵蚀模型(WEPP)进行耦合,最终形成了一套同时可定量描述地表径流、泥沙、壤中流、氮素输出过程的综合模型。以实测数据对模型参数进行校正并进行了模型检验,校正后的参数对径流量、泥沙量、壤中流量、氮素输出量均具有较好的模拟效果(决定系数在0.41以上),其中壤中流量和壤中氮素输出量模拟效果更好,决定系数分别达0.88和0.84。分析模拟结果表明,在降雨产流期壤中氮素输出量显著高于地表氮素输出量,且在未降雨期间氮素随着壤中流持续输出,进一步印证了壤中流是红壤坡地氮素的主要流失途径。此外,壤中流产流高峰较降雨峰值延后,且一次降雨的壤中流会持续数天,说明土壤起到了一定的缓冲作用。 相似文献
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基于原型观测与DEM的强风化花岗岩小流域水文过程模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
为了解华南花岗岩小流域特殊的产流机制,以土壤为砂壤土、基岩为强风化花岗岩的中山大学珠海校区滨海小流域作为研究对象,观测了2个分别代表森林、灌丛覆盖的5 m×10 m的径流试验场的产流过程和土壤含水率变化过程。观测结果表明超渗产流、优先流是试验场的重要产流方式,壤中流（尤其是在土壤-基岩界面上产生的壤中流）对试验场的总产流量也有较大贡献。在径流试验场原型观测基础上,建立了一个基于数字高程模型（DEM）的、包括地表径流、壤中流和基岩裂隙出流的三水源小流域水文模型。利用9次降雨径流过程对模型参数进行率定,利用4次降雨径流过程进行验证,模型的率定、验证均取得了良好的拟合效果。根据模型的模拟结果,在径流的起涨阶段地表产流贡献最大,而基岩裂隙出流对退水过程贡献明显。综合试验场原型观测结果与模型模拟结果得出结论：明显的壤中流和基岩裂隙出流是华南花岗岩小流域显著的产流特点。 相似文献
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考虑水迁移率动态变化改进土壤溶质地表流失模型 总被引：1，自引：1，他引：0
农田土壤溶质的地表径流流失是农业面源污染的重要组成部分,为了更加有效预测和控制农田土壤溶质的流失,该文将水迁移率考虑为随土壤侵蚀变化而变化的函数,并修改Hydrus-1D代码数值求解土壤溶质的地表径流浓度值。利用两组已经发表的试验数据对改进的模型进行校验,研究结果表明该文模拟值与观测数据的相关系数r≥0.81,残差绝对均值和均方根差与原模型的模拟值相比,分别平均减少了35.42和60.77 mg/L,该文改进的模型能更好地模拟土壤溶质的地表径流流失规律。该文的研究成果将为实际预防和控制农业面源污染提供参考。 相似文献
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为更加直观的展示小麦的整个生长过程，同时为教学科研提供支持，将系统分析方法和数学建模技术应用于小麦植株的形态建成，通过对小麦形态数据的定量分析，并结合前人的研究成果，构建了小麦形态建成模拟模型，包括叶片形态建成子模型(包括叶长、叶形、叶面积、叶片空中伸展曲线、茎叶夹角、叶色和叶片衰亡)、茎形态建成子模型(包括茎长和茎粗)、叶鞘形态建成子模型(包括叶鞘长和叶鞘粗)和麦穗形态建成子模型(包括穗长和麦芒)等。并以此为基础，结合已有小麦生长模拟模型WheatGrow，在Microsoft Visual C＋＋平台上利用OpenGL构建了基于形态模型的小麦虚拟生长系统(WVGS)，初步实现了小麦生长过程的可视化表达。建立的模型库主要包括形态模型、生长模型、可视化模型以及场景控制模型四部分。所建数据库主要存储气象数据、土壤数据和品种参数。系统运行结果表明该系统能较好地模拟小麦形态特征，能较逼真的实现小麦生长过程的虚拟显示。 相似文献
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在俄亥俄州的中部Ｄａｒｂｙ Ｃｒｅｅｋ流域,用ＡＤＡＰＴ模型预测１９９１－１９９５年每日的径流数量和质量。ＡＤＡＰＴ模型的主要输入参数来源于ＭＵＵＦ（ＭａｐＵｎｉｔ ＵｓｅＦｉｌｅ）其它参数来源于ＡＤＡＰＴ的辅助模型。辅助模型的输入数据和参数来源于公开出版物和历史气象资料等。研究目的之一是基于两种不同尺度的土壤数据库ＳＴＡＴＳＧＯ和ＭＵＲ,比较ＡＤＡＰＴ模型在预报一个水流域的水、泥沙、养分负载的流 相似文献
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为了解决我国黑土区坡耕地犁底层影响下壤中流水平迁移动力学模型的建立问题,基于能够连续模拟犁底层上部土壤及犁底层内部土壤水分垂直迁移的Richard模型,借鉴模拟犁底层以上土壤水分水平迁移的壤中流动力波模型及"双超"模型原理,提出了适合黑土区坡耕地壤中流水平迁移的模拟机理模型,并利用人工模拟降雨试验获取实测值,分析了壤中流产生及迁移影响因素影响机理。通过试验得出:土壤质地一定条件下,坡面坡度是决定壤中流强度的关键影响因素,随着坡度的增加,壤中流强度增加显著。土壤初始含水量及降雨强度仅对产流时间影响较大,对壤中流流量大小影响较小。壤中流流量显著小于土壤表面径流,但其对土壤养分水平迁移的贡献可能高于土表径流。模型模拟值与实测值基本一致,两种坡度条件下RMSE分别为0.136 ml/min和0.138 ml/min,R~2分别为0.89,0.92,模型能够反映出存在犁底层条件下的壤中流产生情况,说明壤中流水力坡度可以近似为地面坡度,同时将犁底层入渗能力作为壤中流计算依据的假设具有一定的合理性,进一步解决了犁底层中存在土壤水分垂直入渗条件下如何利用Richard模型进行壤中流侧向出流计算问题。 相似文献
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紫色土坡耕地硝态氮的迁移流失规律及其数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
为探究紫色土坡耕地硝态氮迁移流失过程,通过室内模拟试验,并结合数学模型,研究在不同雨强(0.4,1.0,1.8 mm/min)和坡度(5?,15?,20?)下硝态氮分别随地表径流和壤中流迁移而流失的特征。结果表明:随地表径流和壤中流迁移的硝态氮流失浓度随时间分别呈现指数下降和线性上升趋势;随壤中流流失的浓度是地表径流携带的19~72倍,在小雨强下壤中流携带流失负荷大于随地表径流流失负荷,但随雨强增大,硝态氮流失负荷通过地表径流流失的比例由17.3%增大至66.0%,大雨强下硝态氮主要通过地表径流流失;与实测数据比较分析,有效混合深度模型在随地表径流流失的硝态氮模拟中精度评价指标Nash-Suttcliffe系数ENS和决定系数R2达到0.590和0.826 7,而对流弥散方程在壤中流携带硝氮流失的过程模拟中ENS和R2达到0.792和0.842 6,取得较好的模拟结果。该研究为紫色土坡耕地硝态氮迁移流失机理研究提供依据和参考。 相似文献
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地表径流和壤中流对坡耕地氮磷流失影响研究概述 总被引：5，自引：0，他引：5
地表径流和壤中流是降雨侵蚀条件下坡耕地土壤氮、磷迁移损失的重要途径与载体。当前,国内外关于坡耕地地表径流影响氮、磷流失的研究成果较多,而壤中流运动对氮、磷流失的影响研究还处于探索阶段。回顾了国内外在坡耕地养分流失领域开展的研究工作,重点阐述了地表径流和壤中流对坡耕地氮、磷流失影响方面取得的进展,并分析了其中存在的问题与不足,建议今后应加强地表径流和壤中流耦合对坡耕地氮、磷迁移规律影响的研究,为水土保持生态建设和农业面源污染防治提供基础数据。 相似文献
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空间数据对分布式水文模型SWAT流域水文模拟精度的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
分布式水文模型的模拟精度受空间参数精度的影响.提升空间参数精度能较为精准描述流域空间特征,也会使空间数据量冗增,甚至影响模型运行效率.以分布式水文模型SWAT为例,分析DEM、子流域划分、土地利用、土壤、降水站点等空间数据精度对模型模拟精度的影响.结果表明:1)对不同对象(流量、泥沙、营养元素等)进行模拟时,大多数空间数据分辨率阈值不同,分辨率超出阈值可能降低模型模拟的精度;2)DEM分辨率降低,泥沙和总磷(TP)模拟结果的相对误差明显增加,而流量和硝态氮(NO3-N)模拟结果变化极小;3)DEM分辨率达到一定精度后,进一步提高并不会使地表径流模拟精度得到改善,低分辨率DEM获得的坡度较小,这会降低模型对流量的模拟,模拟的洪峰径流产生滞后现象;4)子流域划分对流域产流模拟影响较小,而对产沙模拟影响较大.子流域和水文响应单元的划分数量对流域上游产沙量影响较大,而对流域出口处泥沙荷载影响较小;5)土地利用和土壤图精度主要通过影响模型中HRU生成的数量而影响模拟结果;6)地表径流模拟上,能够体现对地表径流贡献较大的局地降水事件的分布式的降水数据要比利用气象站点获得的降水数据模拟结果的精度要高.研究结果可以为今后模型开发、利用、改进提供参考,提高模型模拟的精度. 相似文献
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双极化雷达反演裸露地表土壤水分 总被引：3，自引：2，他引：1
为了快速高效地获取大面积地表土壤水分,本文提出一种适用于双极化SAR(synthetic aperture rader)的裸露地表土壤水分反演经验模型。首先通过AIEM(advanced integral equation model)模型数值模拟和回归分析,提出一种新的粗糙度参数,将2个传统的粗糙度参数简化为1个参数;然后模拟地表土壤水分与雷达后向散射系数的关系,从而建立裸露地表的经验散射模型,模型的未知参数仅为粗糙度参数和土壤体积含水量,通过双极化的雷达数据即可实现土壤水分的反演。通过2008年甘肃张掖黑河流域实测数据对模型进行了初步验证,发现在入射角大于25°时,模型反演值与实测值有着良好的相关关系(相关系数为0.745)。该模型仅需双极化的雷达数据就能实现土壤水分的反演,无需测量地面粗糙度,尤其适用于大面积干旱区域的地表土壤水分的获取。 相似文献
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降雨侵蚀数学仿真模型 总被引：1，自引：0，他引：1
当雨滴击溅力和地表径流冲刷力超过土壤颗粒的内聚力时，便会发生降雨侵蚀。基于这个基本观点，本文通过一种理论的方法对降雨侵蚀过程进行了描述。击溅力和冲刷力可通过雨滴和径流产生的动量通量求得。为计算土壤可蚀性，引入一个临界动量通量，它取决于前期侵蚀量。该模型与实验数据进行了校验，校验后的模型经计算机运行后，其结果与野外实测结果较为吻合。 相似文献
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非饱和土壤水分运动和溶质运移的研究需要准确的土壤水动力特性信息，然而土壤水动力特性的测定往往费时费力且较难。该研究假设土壤水力动力特性可用Brooks-Corey模型来描述，结合Darcy定理和质量守恒推导了基于两组负水头下入渗数据来估计Brooks-Corey模型参数的方法。利用负水头下一维土壤水分运动中累计入渗量和湿润峰之间的关系实现了参数的求解，大量的数值模拟数据检验了该方法，并与Wang的方法进行了比较和分析，结果表明本研究提供了一种简单而且精确的确定土壤水动力参数方法。 相似文献
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针对重金属铬(Cr)污染严重的现象,基于简单的二层非完全混合模型,将降雨时农田土壤与积水整个系统分为混合区及混合区以下两个部分,根据水量平衡原理和溶质质量守恒定律,研究土壤在非线性Langmuir吸附条件下,吸附性溶质Cr(VI)的径流流失规律。试验模拟的田间地表径流是由降雨引起的,根据降雨期间土壤与雨水相互作用情况,将降雨过程分为4个阶段分别求解进行研究。利用室内模拟降雨-径流试验所得数据进行模拟计算,并通过敏感性分析和模型参数对径流流失量的影响分析,阐明模型参数对土壤中吸附性溶质径流流失规律的影响。研究结果表明:此二层非完全混合模型能预测土壤在非线性Langmuir吸附条件下,吸附性溶质Cr(VI)的径流流失规律。该模型对入渗水溶质与土壤混合层溶质之间的非完全混合系数γ非常敏感,对土壤混合层溶质与地表积水-径流水溶质之间的非完全混合系数α不敏感,对Langmuir吸附方程中的参数B、C也不敏感。其中γ和α对模拟径流流失过程的影响主要作用于降雨前期,而Langmuir吸附方程中的参数B对模拟过程的影响作用于降雨前期,C也主要作用于降雨前期,但对后期的影响比其他参数更大。试验数据显示地表径流中溶质含量很低,说明该次试验中混合层溶质进入地表积水-径流层量很少,而模拟α值很小,与实际情况吻合,同时也说明,土壤中流失的污染物重金属Cr(VI)大多存在于地下排水中。 相似文献
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紫色土坡耕地氮素淋失通量的实测与模拟 总被引：9，自引：1，他引：9
氮淋失是氮素循环研究中最重要的环节之一,获得准确的氮淋失通量是当今农田氮循环研究中必不可少而又较为困难的工作之一。紫色土土层薄,土壤氮素难以蓄存,加之降水丰富,下伏透水性较弱的母岩,淋溶水达到母岩后难以垂直下渗而沿土壤岩石界面出流、汇流形成壤中流,紫色土氮素淋失主要表现为氮素随壤中流迁移流失。DNDC模型是基于过程的一种土壤碳氮循环模型,常用于农田温室气体排放模拟,但其应用于氮素淋溶的验证与测试不足。本文利用大型坡地排水采集器(lysimeter),测定紫色土坡耕地淋溶水量(壤中流流量)和氮素淋失通量,并利用观测数据对DNDC模型进行验证。结果表明,紫色土坡耕地小麦玉米季累积淋溶水通量为323.6 mm,径流系数33.3%,氮素淋失量为36.93 kg.hm 2,占全年氮素施用量的13.2%。壤中流流量与氮素淋失量实测值和模拟值的Pearson相关系数分别为0.944(P<0.05)和0.972(P<0.05),Theil不等系数分别为0.07和0.1,降雨量、土壤孔隙率和施氮水平是氮流失模拟的高敏感性参数。DNDC模型应用于紫色土坡耕地氮素淋失通量的模拟具有较高的可靠性,同时DNDC基于过程模型的优势可以描述持续降雨条件下的氮淋失过程,未来可通过进一步的验证,测试DNDC模型应用于氮淋失过程及区域氮淋失评估的可行性。 相似文献
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《水土保持研究》2020,(4)
为了阐明南方红壤区坡耕地坡面产流产沙及DOC随地表径流和不同层次壤中流的迁移特征,探讨壤中流和地表径流对碳素运移损失的贡献比,以红壤坡耕地野外径流小区为研究对象,通过模拟降雨试验,研究了次降雨条件下坡面产流产沙及DOC随地表径流和不同层次壤中流的迁移特征。结果表明:(1)产流产沙方面,径流以地表径流为主,占到总径流量的(95.86%);壤中流占径流比例较小(4.14%),且以深层壤中流输出形式为主,即60 cm壤中流(3.71%)30 cm壤中流(0.43%);次降雨过程中产沙量先随径流量增加而增加,达到峰值后缓慢减小。(2)尽管壤中流中DOC的质量浓度显著高于地表径流,DOC迁移总量还是以地表径流为主,大小关系为地表径流(98.16%)60 cm壤中流(1.64%)30 cm壤中流(0.30%)。相关结果将有助于加深碳循环与土壤侵蚀相互关系的认识,对从源头控制红壤坡耕地土壤碳素流失、维持土壤质量也具有一定的实践意义。 相似文献
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《农业工程学报》2015,(1)
针对重金属铬(Cr)污染严重的现象,基于简单的二层非完全混合模型,将降雨时农田土壤与积水整个系统分为混合区及混合区以下两个部分,根据水量平衡原理和溶质质量守恒定律,研究土壤在非线性Langmuir吸附条件下,吸附性溶质Cr(VI)的径流流失规律。试验模拟的田间地表径流是由降雨引起的,根据降雨期间土壤与雨水相互作用情况,将降雨过程分为4个阶段分别求解进行研究。利用室内模拟降雨-径流试验所得数据进行模拟计算,并通过敏感性分析和模型参数对径流流失量的影响分析,阐明模型参数对土壤中吸附性溶质径流流失规律的影响。研究结果表明:此二层非完全混合模型能预测土壤在非线性Langmuir吸附条件下,吸附性溶质Cr(VI)的径流流失规律。该模型对入渗水溶质与土壤混合层溶质之间的非完全混合系数γ非常敏感,对土壤混合层溶质与地表积水-径流水溶质之间的非完全混合系数α不敏感,对Langmuir吸附方程中的参数B、C也不敏感。其中γ和α对模拟径流流失过程的影响主要作用于降雨前期,而Langmuir吸附方程中的参数B对模拟过程的影响作用于降雨前期,C也主要作用于降雨前期,但对后期的影响比其他参数更大。试验数据显示地表径流中溶质含量很低,说明该次试验中混合层溶质进入地表积水-径流层量很少,而模拟α值很小,与实际情况吻合,同时也说明,土壤中流失的污染物重金属Cr(VI)大多存在于地下排水中。 相似文献
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FAO56计算水分胁迫系数的方法在田间水量平衡分析中的应用 总被引：8，自引：3，他引：8
从作物水分胁迫系数的基本概念和FAO56的相关公式出发，考虑土壤临界含水量的时间变化，推导出了一个水分胁迫系数计算公式，该公式比较全面地表达了土壤供水能力、作物潜在腾发量与作物所受水分胁迫之间的关系。将该公式和另一幂函数公式应用于山西潇河冬小麦田间水量平衡分析，两者对土壤水分的动态模拟都达到了较高的精度，水量平衡计算结果也比较合理，模型的参数基本一致。与幂函数公式建立的模型相比，新公式建立的田间水量平衡模型具有待定参数少、求解结果稳定、易于收敛的优点，同时还能得到0～1 m土壤临界含水量变化曲线。该曲线反映了作物在土壤水分消退的过程中遭受不同程度水分胁迫的可能性大小，并得出土壤临界含水量在冬小麦生长前期较小，中期最大，后期较大。在返青～收获期，0～1 m深土壤临界含水量最大为290 mm，最小为215 mm，平均值为247 mm。这些结论对于农业用水管理具有一定的参考价值。 相似文献
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荷兰Cabauw地区一个 10km10km区域内的四种主要土壤的水动力学参数用一种实验室直接测定法 (Wind氏蒸发法 )和两种间接方法 (分段土壤推导函数、连续土壤推导函数)确定 ,而该区域水动力学特性参数的整合则采用两组方案 (聚合土壤参数法和有效土壤参数法 )进行。一个SVAT模型的模拟输出结果感热通量、潜热通量与实测数据的比较分析表明 :(1)对于用分段土壤推导函数确定的土壤水动力学参数的区域整合 ,以逆模拟法(有效土壤参数法 )较为可行 ,其模拟感热、潜热的精确性接近参比方案 (模拟 平均法) ;(2 )对于实验室直接测定的参数 ,则以几何平均vanGenuchten Mualem经验公式参数的方案 (聚合土壤参数法 )为佳 ;(3)对于连续土壤推导函数推导的水动力学参数 ,几何平均土壤组分方案 (聚合土壤参数法 )和逆模拟法方案 (有效土壤参数法 )二者均可得到优于参比方案 (模拟 平均法)的模拟结果 ,其中以前者最佳 ;(4 )所有区域化参数整合方案中 ,以水平几何平均区域内实验室直接测定的参数的方案最优 ;同时 ,连续土壤推导函数法的土壤组分几何平均方案的模型输出精确性接近该最优方案 相似文献