基于Hydrus-2D的红壤区涌泉根灌自由入渗土壤水分运移数值模拟
发布时间：2021-10-18 09:03
针对Hydrus-2D软件在红壤区涌泉根灌土壤水分运移模拟的适用性问题,依据非饱和土壤水动力学理论,并结合红壤区涌泉根灌土壤水分运动特征建立了涌泉根灌土壤水分的入渗模型,利用Hydrus-2D软件对模型进行求解,并对湿润锋运移距离以及土壤含水率的模拟值和实测值进行了对比验证。结果表明:在灌水结束时,Hydrus-2D软件对竖直向下方向湿润锋的模拟值和实测值之间相对误差为5.21%,水平方向湿润锋的模拟值和实测值之间相对误差为-7.28%,且湿润锋模拟值和实测值的相关系数（R2）均大于0.980,RMSE均在1.300 cm以内,F检验P值也均大于0.05;在灌水结束时,距离灌水器不同距离处土壤含水率剖面分布的模拟值和实测值基本一致,均表现为随着土层深度的增加而先增大后减小,在距离灌水器不同位置处,Hydrus-2D软件对剖面土壤含水率的模拟值和实测值之间的相对误差均在±10%以内,且土壤含水率的模拟值和实测值相关系数（R2）均大于0.990,RMSE在0.030 cm3·cm-3以内,F检验P值也均...
【文章来源】：干旱地区农业研究. 2020,38(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
试验装置示意图及灌水器细部
图1为涌泉根灌土壤水分运动数值模拟控制体示意图,O点为坐标系原点。由于室内试验不考虑蒸发,因此上边界DE段:?h/?z=0 (2 cm≤x≤50 cm,z=50 cm,t>0 min);右边界为土箱边壁,因此EF为零通量面,即?h/?z=0 (x=50 cm,0 cm≤z≤50 cm,t>0 min);下边界为土箱底部,因此FO也为零通量面,即?h/?x=0 (0 cm≤x≤50 cm,z=0 cm,t>0 min);左边界OA段为土箱边壁,则有?h/?z=0 (x=0,0 cm≤z≤30 cm,t>0 min);CD段为灌水器迷宫流道部分,因此?h/?z=0 (x=2 cm,40 cm≤z≤50 cm,t>0 min)。AB和BC段为灌水器出流部分,由于涌泉根灌流量较大,灌水器出流量大于土壤入渗量,因此套管中形成积水,积水深度随着时间不断变化,开始阶段逐渐增加,一定时间后达到稳定,因此按变水头边界处理:h(x,y,z,t)=H (0 cm≤x≤2 cm,z=30 cm,t>0 min;x=2 cm,30 cm≤z≤40 cm,t>0 min),其中H为灌水器内积水深度,通过试验过程中实测可得。
图5为灌水结束时,距离灌水器5、10、15 cm处土壤水分在0～50 cm土层内的分布。可以看出,在灌水结束时,距离灌水器不同距离处土壤含水率剖面分布的模拟值和实测值基本一致,均表现为随着土层深度的增加而先增大后减小,这是因为灌水器埋置于20 cm处,距离灌水器越近,土壤水分就越容易到达,因此相应的土壤含水率就越大。图4 各向湿润锋运移距离随入渗历时变化的
【参考文献】：
期刊论文
[1]红壤区肥液浓度对涌泉根灌水氮运移特性的影响[J]. 代智光,王萍根,谢方杰,周志鹏. 水土保持学报. 2020(01)
[2]容重对红壤条件下涌泉根灌水分入渗能力影响[J]. 刘风华,代智光,费良军. 水土保持学报. 2019(01)
[3]土壤质地分类及其在我国应用探讨[J]. 吴克宁,赵瑞. 土壤学报. 2019(01)
[4]红壤涌泉灌水分入渗试验及数值模拟[J]. 赵新宇,吴荣清,梁欣欣,杨彦芬. 节水灌溉. 2018(02)
[5]涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体试验研究[J]. 吴恒卿,黄强,魏群. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2015(05)
[6]涌泉根灌肥液入渗水氮运移特性研究[J]. 费良军,傅渝亮,何振嘉,聂卫波,王博,王龙飞. 农业机械学报. 2015(06)
[7]基于HYDRUS-3D的涌泉根灌土壤入渗数值模拟[J]. 李耀刚,王文娥,胡笑涛. 排灌机械工程学报. 2013(06)
[8]滴灌施肥灌溉的水氮运移数学模拟及试验验证[J]. 李久生,张建君,饶敏杰. 水利学报. 2005(08)
本文编号：3442560
【文章来源】：干旱地区农业研究. 2020,38(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
试验装置示意图及灌水器细部
图1为涌泉根灌土壤水分运动数值模拟控制体示意图,O点为坐标系原点。由于室内试验不考虑蒸发,因此上边界DE段:?h/?z=0 (2 cm≤x≤50 cm,z=50 cm,t>0 min);右边界为土箱边壁,因此EF为零通量面,即?h/?z=0 (x=50 cm,0 cm≤z≤50 cm,t>0 min);下边界为土箱底部,因此FO也为零通量面,即?h/?x=0 (0 cm≤x≤50 cm,z=0 cm,t>0 min);左边界OA段为土箱边壁,则有?h/?z=0 (x=0,0 cm≤z≤30 cm,t>0 min);CD段为灌水器迷宫流道部分,因此?h/?z=0 (x=2 cm,40 cm≤z≤50 cm,t>0 min)。AB和BC段为灌水器出流部分,由于涌泉根灌流量较大,灌水器出流量大于土壤入渗量,因此套管中形成积水,积水深度随着时间不断变化,开始阶段逐渐增加,一定时间后达到稳定,因此按变水头边界处理:h(x,y,z,t)=H (0 cm≤x≤2 cm,z=30 cm,t>0 min;x=2 cm,30 cm≤z≤40 cm,t>0 min),其中H为灌水器内积水深度,通过试验过程中实测可得。
图5为灌水结束时,距离灌水器5、10、15 cm处土壤水分在0～50 cm土层内的分布。可以看出,在灌水结束时,距离灌水器不同距离处土壤含水率剖面分布的模拟值和实测值基本一致,均表现为随着土层深度的增加而先增大后减小,这是因为灌水器埋置于20 cm处,距离灌水器越近,土壤水分就越容易到达,因此相应的土壤含水率就越大。图4 各向湿润锋运移距离随入渗历时变化的
【参考文献】：
期刊论文
[1]红壤区肥液浓度对涌泉根灌水氮运移特性的影响[J]. 代智光,王萍根,谢方杰,周志鹏. 水土保持学报. 2020(01)
[2]容重对红壤条件下涌泉根灌水分入渗能力影响[J]. 刘风华,代智光,费良军. 水土保持学报. 2019(01)
[3]土壤质地分类及其在我国应用探讨[J]. 吴克宁,赵瑞. 土壤学报. 2019(01)
[4]红壤涌泉灌水分入渗试验及数值模拟[J]. 赵新宇,吴荣清,梁欣欣,杨彦芬. 节水灌溉. 2018(02)
[5]涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体试验研究[J]. 吴恒卿,黄强,魏群. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2015(05)
[6]涌泉根灌肥液入渗水氮运移特性研究[J]. 费良军,傅渝亮,何振嘉,聂卫波,王博,王龙飞. 农业机械学报. 2015(06)
[7]基于HYDRUS-3D的涌泉根灌土壤入渗数值模拟[J]. 李耀刚,王文娥,胡笑涛. 排灌机械工程学报. 2013(06)
[8]滴灌施肥灌溉的水氮运移数学模拟及试验验证[J]. 李久生,张建君,饶敏杰. 水利学报. 2005(08)
本文编号：3442560
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