首页> 中文学位 >阿特拉津在室内滴灌施药条件和农田尺度下运移的数值模拟
【6h】

阿特拉津在室内滴灌施药条件和农田尺度下运移的数值模拟

代理获取

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

主要符号列表

第一章绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究现状分析

1.3研究目标、内容和技术路线

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.3.3技术路线

第二章滴灌施药条件下阿特拉津在土壤中运移的物理实验与数值仿真

2.1引言

2.2实验

2.2.1滴灌施药实验

2.2.2吸附实验

2.2.3降解实验

2.3数值模拟

2.3.1原理

2.3.2定解条件和参数

2.3.3模拟结果与讨论

2.4数值分析

2.4.1不同初始含水量对土壤水分动态和Atrazine分布的影响

2.4.2不同滴头流量对土壤水分动态和Atrazine分布的影响

2.5小结

第三章农田尺度降雨入渗—重分布条件下阿特拉津在非饱和土壤中淋溶风险的评价

3.1材料与方法

3.1.1实验小区概况

3.1.2样品采集与分析

3.1.3数学模型的描述与数值试验方案

3.1.4模型参数的估计与统计结果的分析

3.2结果与讨论

3.2.1 Atrazine在土壤中吸附特性的空间分布

3.2.2农田尺度Atrazine淋溶风险的数值预报

3.3 小结

第四章农田气象条件下夏玉米生育期阿特拉津在土壤中淋溶动态的数值分析

4.1田间采样

4.2数值模型

4.2.1初始条件的确定

4.2.2边界条件的确定

4.2.3模拟时段的确定

4.2.4数值方法的选择

4.3模型参数

4.3.1土壤水力特性参数的生成

4.3.2 Atrazine的运移、吸附与降解参数的估算

4.3.3根系吸水项的计算

4.3.4蒸发与蒸腾的估算

4.4结果分析

4.4.1模型输入参量(数)的统计结果

4.4.2数值模拟结果

4.4.3输入参数(量)和输出结果的半方差分析

4.4.4输入参数(量)和输出结果的相关关系分析

4.5 小结

第五章模拟淹灌条件下田间尺度非饱和土壤水流的一种尺度提升算法

5.1数学模型及其数值算法

5.1.1模型理论

5.1.2变换后的Richards方程的Galerkin有限元格式的推导

5.2数值模型的检验

5.3数值模型的应用

5.3.1田间土壤物理参数的获取

5.3.2算例的选取

5.3.3变换后的定解问题中参数的标定方法

5.3.4数值模拟

5.4 小结

第六章有效参数的幂平均算法对农田尺度阿特拉津淋溶动态数值模拟的影响

6.1参数的尺度提升与数值试验方案的设计

6.1.1有效水力学参数的概念与参数的均匀化

6.1.2溶质运移与吸附特性参数的均匀化

6.2结果分析

6.2.1采样区田间尺度土壤水流动态模拟结果的分析

6.2.2采样区田间尺度Atrazine运移动态模拟结果的分析

6.3参数(量)尺度提升方案的讨论

6.4小结

第七章结论

参考文献

致谢

作者简介

展开▼

摘要

该论文研究了Atrazine在农田土壤中的运移,主要包括三个方面:(1)滴灌施药条件下Atrazine运移的物理模拟与数学仿真;(2)数值模拟降雨入渗—重分布及田间气象条件下Atrazine在农田尺度上淋溶动态的空间分布;(3)构造一种尺度提升算法模拟淹灌条件下大尺度平面非均质土壤中非饱和流动的数值方法,评价有效参数的幂平均技术对农田尺度土壤中Atrazine淋溶模拟的影响.显然,从定量描述Atrazine在土壤中运移的机理方面看,开展滴灌施药条件下Atrazine的土壤中分布规律的数值模拟和农田尺度下Atrazine淋溶风险评价数值预报的研究,在理论和实践上都具有重要的意义.第一章详细阐述了该论文的研究目的和意义,简要地回顾了有关Atrazine运移和转化方面的研究成果,重点综述了田间尺度土壤中Atrazine运移及滴灌施药条件下农药运移数值模拟方面的研究文献,并在此基础上制定了该文的研究目标、主要研究内容和所遵循的技术路线.利用滴灌系统将农药直接施加到作物根区已成为近年来一种先进的灌溉、施药方法,所以在该文第二章中开展了室内滴灌施用Atrazine的物理实验和数值模拟的研究.我们在应用批量平衡技术和批培养方法,采用Freundlich吸附等温线和一级动力学方程获得Atrazine的供试土壤中的吸附特性参数和降解速率常数的基础上,运用基于Richards方程和考虑吸附与降解的对流—弥散方程的HYDRUS-2D软件,成功地仿真了物理模拟的实验结果,同时,对Atrazine运移参数、吸附特性和降解特性参数进行了灵敏度分析.表明:对Atrazine运移动态最敏感的参数是吸附温线参数.最后,就不同初始含水量、不同滴灌注量对土壤水分和Atrazine动态分布的影响进行了数值分析.人们已逐渐认识到农田尺度下农药淋溶风险的定量评价,对保护地下环境是十分重要的.故第三章中以Atrazine为研究对象,通过在北京郊区永乐店试验站一个面积为27×27m<'2>的田间采集100个土壤样品,分别测定其主要理化特性,由土壤的机械组成和干容重测试数据,采用土壤传递函数生成了van Genuchten型的水力学参数.在此基础上,根据柱模型假设,运用HYDRUS-1D软件,就所设计的由实际背景概化而来的降雨入渗—重分布算例,对Atrasine在农田尺度非饱和土壤中的淋溶动态进行了数值模拟.由Atrasine是中国华北地区夏玉米田常用的除草剂,而夏玉米生育期又是该地区的主要降雨季节.因而在第四章中,以北京市通州区永乐丫试验站一块27×27m<'2>的山东禹城试验站一与会40×40m<'2>的农田为背景,分别就所收集的田间资料和2001年与2003年的气象条件,基于简化土壤水三维流场的柱模型假设,考虑土壤的水力学参数、Atrazine的运移和吸附参数的空间变异性,对该农药在农田尺度下淋溶动态的空间分布进行了数值模拟,并通过对模拟结果的统计分析,探讨了采用较易测量的土壤物理特性(如:砂粒、粉粒、粘粒含量;干容重;饱和含水量;饱和导水率)估计土壤中Atrazine淋失行为的可能性.在第五章中,发展了一种模拟田间尺度下垂向均质而水平方向上非均质的土壤水流动态的尺度提升算法.农田土壤的非均质性导致了其中的流体动动和深质运移的复杂性.为了提高数值模拟的效率,必须对有关参数进行尺度提升,这已成为过去几十年相关科学领域内的一个热门研究课题.该文第六章,在运用HYDRUS-1D软件数值计算得到不同时刻采样区内100个土柱中土壤水负压、Atrazine浓度和它们的平均分布(第三章)的基础上,重点探讨了应用幂平均算法计算不同的等价有效参数,对农田尺度下土壤水负压和Atrazine浓度平均分布的数值模拟精度的影响.论文的最后一章,总结了前几章的主要结论并指出了今后的研究重点.

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号