宁夏银北灌区水盐均衡模型及其应用

根据质量守恒原理,建立了包气带和含水层的水盐均衡模型,并对宁夏银北各干渠灌域的土壤含盐量、地下水埋深和地下水矿化度的变化过程进行了模拟.在含水层水量均衡方程中,把潜水蒸发系数和给水度作为变参处理,考虑了相邻灌域间的潜流交换量.针对方程的非线性性质,提出了迭代求解方法.含水层盐量均衡方程中潜流的携盐量视其交换方向而定,与包气带盐量均衡方程联立构成方程组后,利用共轭梯度法求解.预测结果与实测数据对比表明,相对误差在8%以内,该模型可用于银北灌区的水盐动态预测.     

灌区淋洗水量优化计算

在灌区水资源优化调度的基础上,考虑了土壤临界含盐量、土壤和地下水水盐动态等因素,提出了灌区淋洗水量优化计算方法,并给出了算例。     

内陆干旱半干旱盆地地下水生态环境指标研究

探讨了内陆干旱半干旱盆地地下水生态环境指标.内陆干旱地区主要生态环境问题是人工绿洲土壤次生盐渍化和天然绿洲植被衰败.不同区域地下水生态环境指标不完全相同,人工绿洲主要是土壤含盐量和地下水位临界埋深等指标,天然绿洲则主要是土壤含水量、土壤含盐量、潜水矿化度和地下水生态水位等指标.上述指标中最重要的地下水生态环境指标是地下水位埋深,其它指标如土壤含盐量、土壤含水量等指标可通过调节地下水位埋深来进行控制.人工绿洲临界埋深随气候和下垫面条件的变化而变化,年内不同时段指标阈值不同,天然绿洲的生态水位是适宜大多数植被生长的共同潜水埋深,为2.0～4.5m.表2,参9.     

基于常微分方程求解器的Richards方程数值模型

为了协调Richards方程数值模型在精度、稳定性和计算效率之间的矛盾,对时间步长进行优化控制,发展了一种变步长的计算模型。采用van Genuchten模型,将描述土壤水分运动的Richards方程(为偏微分方程)在空间上半离散后得到常微分方程组,借助于该求解器求解。针对以含水率θ为变量的Richards方程进行了试验,常微分方程组求解器采用CVODE求解器,并对土壤水分特征曲线和水量平衡进行了检验。结果表明,该模型具有较高的计算精度、求解效率和稳定性。     

基于常微分方程求解器的Richards方程数值模型

为了协调Richards方程数值模型在精度、稳定性和计算效率之间的矛盾,对时间步长进行优化控制,发展了一种变步长的计算模型。采用van Genuchten模型,将描述土壤水分运动的Richards方程(为偏微分方程)在空间上半离散后得到常微分方程组,借助于该求解器求解。针对以含水率θ为变量的Richards方程进行了试验,常微分方程组求解采用CVODE求解器,并对土壤水分特征曲线和水量平衡进行了检验。结果表明,该模型具有较高的计算精度、求解效率和稳定性。     

塔里木盆地土壤盐分变化特征分析

在潜水蒸发剧烈地区,土壤含盐量与地下水矿化度和埋深直接相关,确定三者间关系是合理排水系统设计和地下水管理的基础.根据塔里木盆地实测土壤含盐量及主要组分含量、地下水埋深和矿化度资料,分析了土壤含盐量主要组分变化特征,建立了0—30,0—60和0—100cm不同土层土壤含盐量与地下水埋深和矿化度三者间函数关系.研究结果显示在旱区土壤积盐与地下水矿化度和埋深存在显著相关关系,并建立三者间经验关系,为根据作物耐盐度确定地下水临界深度和地下水管理提供指导.     

滨海平原农田土壤含盐量空间变异分析

以江苏省射阳县为例，对该县节水灌溉条件下农田土壤含盐量，地下水含盐量进行取样检测，应用地质统计学方法对所取得的数据进行理论分析，结果表明：该地区土壤含盐量服从正态分布，半变差函数符合五次球状函数，地下水含一服从对数正态分布，半变差函数符合三次球状函数，利用GSLIB软件，绘制了该县土壤含盐量和地下水含盐量等值线图，为该地区水土管理，防止土壤盐渍化提供了决策依据。     

改进的基于测地线的机器人轨迹规划方法

针对机器人运动规划过程中测地线微分方程初始条件的确定问题,提出一种基于微分运动的初始条件求解方法.该方法通过对比分析黎曼空间与三维空间中机器人末端运动轨迹,确定两者之间的空间对应关系,在此基础上建立测地线微分方程初始条件的求解模型.最后,以2自由度机器人为例,对比验证该方法的有效性.研究结果表明:该模型解决了以往采用线性搜索方法求解微分方程初始条件所造成的求解不确定性问题.     

畦灌水流的零惯量模型

介绍了地面灌溉中畦灌水流运动的特性及零惯量模型。采用欧拉积分对基本方程离散化，并用Ｎｅｗｔｏｎ—Ｒａｐｈｓｏｎ法数值求解。本文介绍的数值求解畦灌水流运动的方法比采用完全水动力学特征线求解方法稳定性好、收敛快、计算较为简单且节省机时。应用数学模拟求解畦灌水流运动和沿程水流入渗过程与水量分配便于多方案分析计算，为选取合理的灌水技术参数组合提供有效的技术手段。     

机床切削振动仿真计算的结构动力学模型

导出机床结构及自由度等效系统运动微分方程一般形式，分析了应用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法求解方程组仿真切削振动的局限，另一方面，对机床结构发展建立了运动积分方程，采用迭代法体现切割过程与机床结构的相互作用，指出利用该模型仿真切削振动的优越性，提出应用数值积分和简单迭代方法求解非线性积分方程组。     

用随机微分方程模型求解明渠渐变流

把随机微分方程理论引入到明渠渐变流水面曲线的计算中，建立了明渠渐变流的随机微分方程模型，在模型中将初始水深，糙率系数及渠道底坡视为随机变量，采用Ｌｉｏｕｖｉｌｌｅ定理求解相应的微分方程，得到了较好的结果，研究表明，随机微分方程理论可以在水力学许多问题中得到应用。     

克拉玛依农业综合开发区土壤水盐运移特征与影响因素的分析

克拉玛依大农业区自2000年开发至今出现了明显的地下水水位上升和土壤盐渍化问题,严重制约了该区可持续发展。为探求该区土壤盐渍化的原因和防治措施,本研究选取22个长期观测井和11个典型土壤测坑,通过对水文地质、水量计算、土壤盐分、水位变化及水化学参数等基础调查和测试,综合分析该区采取水肥一体化的节水灌溉措施致使地下水水位持续上升及土壤盐渍化过程中,土壤水盐运移特征及其影响因素,结果表明:1997-2014年研究区域内平均水位上升了6.93 m,地下水的矿化度已整体处于高位,大部分已经是无法利用的盐水,p H7说明2013、2014年整个区域的地下水水质呈碱性化;水肥一体化管道引水灌溉模式每年带入该区的盐量平均为2.54万t,现状条件下大农业区处于积盐状态;铵态氮和土壤盐分显著正相关,表明大量施用含氮的化肥(如尿素)也是造成土壤盐分增加的一个主要原因。为实现研究区的可持续发展,本研究提出了该区应该加强暗管排水排盐和生物排盐措施、调整种植业结构和全面实施精准灌溉和精准施肥措施等方面的建议。     

非饱和带地下水运动的数学模型和算法

$本文在分析有关文献的基础上!给出了描述地下水在饱和带和非饱和带中运动规律的数学模型,即相应的偏微分方程及其定解条件,并通过对二维渗流方程的求解,简要介绍了Galerkin有限元方法以及非线性偏微分方程的迭代解法。     

山坡地分布型降雨下渗数学模型

根据山坡地的降雨下渗特性,利用质量、能量守恒定理,并结合坡地的地貌条件,建立了描述山坡地潜水层水充运动规律的剖面二维偏微分方程,采用加辽金有限元数值方法求解模型,模拟了坡地下渗和土壤表层水流运动过程,计算结果能够揭示山坡地产流过程和下渗过程的特点与时空变化。     

单种及多种盐分在土壤中的运移

建立了土壤热、湿、气及盐分耦合运移的数学模型,通过数值模拟研究了地下水深度分别为0.5 m,1.0m,1.5 m和2.0 m,地下水矿化度为5.0×10-3,以及土壤盐分初始质量分数为0时,5 a后土壤溶液中NaCl,KCl,CaCl2和MgSO4分别沿土壤剖面的质量分数分布.计算结果表明相同深度处4种盐分的质量分数大小顺序为:KClNaClCaCl2MgSO4,可见扩散系数越大的盐分,其质量分数也越高;地下水位较高时这种差别更大.此外,还分别采用单组分和多组分模型对KCl和NaCl在土壤中的运移进行了比较,发现多组分效应对NaCl的影响更大,而对KCl的影响较小,因此采用多组分模型能够提高NaCl的预报精度.     

农田不同土地利用氮素渗漏量的研究

对福建省漳州市南靖县五小川流域香蕉、蔬菜、甘蔗、水稻和荒地5种土地利用类型进行了土壤氮素淋失状况的研究.每月采集不同土地利用下的浅层地下水水样,分析水中氨氮浓度和硝氨浓度.采用水量平衡法,确定大田条件下浅层地下水渗漏水量.利用Penman-Monteith方程确定作物田间腾发量,根据产流系数和时段降雨量计算地表径流量.以不同土地利用类型地块浅层地下水氮的监测浓度与渗漏水量的乘积来估算氮渗漏量.结果表明,不同土地利用氮渗漏量差异较大,渗漏量范围在11.8~54 kg/hm2,约占施肥量的3.1%~7.7%.香蕉地与水稻田渗漏量最高.     

微咸地下水浅埋条件下滴灌频率对土壤盐分运移过程的影响

为了探讨微咸地下水影响下滴灌频率对土壤盐分动态过程的影响,在土柱内进行同一地下水埋深条件下的滴灌入渗试验。试验中供试地下水矿化度为3 g/L;滴灌频率设3个处理,相应的单次滴水量分别为0.5、1和2 L,滴水间隔分别为2、4和8 d;各处理的滴水总量均为2 L;以无地下水条件作为对照。试验结果表明:地下水对土壤水的补充存在两种形式,一种是地下水上升毛管水直接进入下层土壤,使土壤接近饱和状态,另一种是在地表蒸发拉动作用下,地下水上升到地表,形成稳定蒸发,并使含水率平均增加18.76个百分点,其中,滴灌频率越低(单次滴水量大),土壤出现稳定蒸发的现象越早。整个土层的盐分动态可分为两个运动方向相反的区域,即上层土壤积盐区和下层土壤脱盐区;增大滴灌频率仅能降低表层土壤的积盐程度,不能抑制上层土壤(0-30 cm土层)的积盐现象(平均积盐率为49.58%);但是下层饱和区土壤(30-60 cm土层)因地下水溶解作用使土壤脱盐(平均脱盐率为30.64%)。低频滴灌因其单次灌水量大,存在深层渗漏,能起到淋洗上层土壤盐分的作用。     

贵州普定县南部岩溶环境水化学成分基本特征的研究

本文通过对岩溶环境地下水水化学成分和微量元素的分析,确定普定县南部地区地下水的化学类型及微量元素的本底值。结合地下河水量变化与矿化度等的相关性,了解了水化学成分的迁移变化规律,为该区岩溶发育规律的研究、水资源的开发利用及综合评价提供了科学依据。     

三参量模型粘弹性圆柱体运动微分方程的建立

从粘弹性圆柱体的微单元出发,通过分析微单元的受力情况,运用D'Alembert原理,建立轴向流动中粘弹性圆柱体的运动微分方程.然后引入三参量模型的微分算子,得到了轴向流动中三参量模型粘弹性圆柱体的运动微分方程,最后再分别引入无量纲量,将三参量模型的微分方程化为无量纲方程.     

土壤传递函数法在确定田间持水量中的应用

采用土壤传递函数法，对确定土壤田间持水量的点估算模型和系数估算模型进行分析研究，并用山西省太古县水均衡实验场和河南开封朱仙镇试验基地的实测资料对模型进行验证．结果表明，在土壤田间持水量的研究中，土壤传递函数法是一种行之有效的方法．