基于SGA和SRFR的畦灌入渗参数与糙率系数优化反演模型Ⅱ——模型应用

利用作者开发的基于SGA和SRFR模型构建的畦灌土壤入渗参数和田面糙率系数优化反演模型,在不同田间灌溉实例条件下进行参数优化估值,分析评价依据地表水流推进(消退)数据估算得到的土壤入渗参数和田面糙率系数进行畦灌地表水流运动过程模拟的效果。结果表明,利用基于地表水流推进数据估算的参数可很好地模拟非稳定状态下的水流推进过程,但其模拟地表水流消退过程的效果却普遍较差,而采用基于地表水流消退数据估算的参数虽可较好地模拟稳定状态下的水流消退过程,但用其模拟水流推进过程的精度却有所下降,只有采用基于地表水流推进与消退组合数据估算的参数,才能获得较佳的综合模拟效果。与人工试算法和离散变量法估算的参数相比,基于SGA优化估值参数模拟的畦灌地表水流运动过程效果更好,SGA是改善参数估值精度的有效手段。     

用垂直入渗法推求Gardner-Russo模型参数

通过室内垂直入渗试验研究了3种不同质地土壤的垂直一维水分入渗特性,并基于Gardner模型表征的非饱和土壤导水率和Gardner-Russo模型表征的土壤水分特征曲线形式,结合非饱和土壤水动力学方程,推导了土壤水分垂直一维入渗时累积入渗量、入渗率和湿润锋之间的理论关系。在此基础上推求了Gardner-Russo模型中的参数,利用试验数据对模型中参数进行了敏感性分析。结果表明,该方法所求得的参数具有较高的精度,这为土壤水分运动参数求解提供了一种简单而准确的方法。     

波涌畦灌实用入渗模型及参数确定方法

通过对大田土壤间歇入渗过程的分析，提出了单阶段双参数Ｋｏｓｔｉａｋｏｖ实用波涌灌入渗模型。模型以第一周期入渗开始时刻为计时起点，以累积入渗时间变量，其参数可由连续入渗资料及一定量的间歇入渗资料确定拟合结果表明，模型精度较高。     

入渗水头对盐碱土水分运移影响数值模拟研究

通过室内盐碱土垂直入渗水盐模拟试验,对不同水头作用下湿润锋、累积入渗量和时间变化特征实验数据进行分析模拟。研究结果表明,不同水头条件下湿润锋和累积入渗量与入渗历时有显著的乘幂关系,提出了考虑入渗水头和土壤容重条件下湿润锋的推进距离和入渗时间的关系式;累积入渗量与时间的幂函数关系中系数A与土壤容重和入渗水头的影响较小,而指数B随着入渗水头的增加而呈线性增加的趋势,随土壤容重的增加呈降低趋势。     

畦灌灌水效果对土壤入渗参数的敏感性研究

为分析不同土壤入渗能力下的畦灌灌水效果差异,以汾东灌区北长寿试验点的灌水试验为依托,建立灌水技术参数优化模型对灌区的灌水条件进行优化。在优化灌水条件下,选用修正后的Kostiakov入渗模型,以土壤水分入渗参数k、a和f0为自变量,通过正交试验的方法,利用Win SRFR软件对灌水效果指标灌水效率Ea、灌水均匀度Du进行模拟,并对模拟结果进行方差和贡献率分析,结果表明:对于指标E_a和D_u,入渗参数影响显著,其贡献率由大到小均为ρ(k)ρ(f_0)ρ(a)。在此基础上,结合灌水效果指标对各入渗参数变异的敏感系数,确定了入渗参数k、a和f0综合变异时灌水效果指标偏离程度的量化形式,为土壤入渗能力空间变异时灌水效果指标精度控制提供依据。     

参数变化对HEC-HMS模型流域洪水模拟结果的影响

为分析圩院式防洪模式对流域防洪的影响,以秦淮河流域为研究区,构建HEC-HMS水文模拟模型,分析不透水率、允许水深、排涝模数的变化对流域洪峰和洪量模拟结果的影响。研究结果表明:随着流域不透水率从20%增大至70%时,圩垸式防洪模式下流域洪量和洪峰均呈现增大趋势;当圩垸允许水深增大时,圩垸式防洪模式下流域洪量呈递减趋势,而流域洪峰呈递增趋势;随着排涝模数的降低,流域的洪峰和洪量呈递减趋势。研究成果对秦淮河流域及相似流域的HEC-HMS模型洪水模拟及参数设置具有借鉴和指导意义。     

基于Green-Ampt模型的变水头积水入渗模型建立及其参数求解

通过对变水头积水入渗物理机制的分析,将入渗水头对入渗的影响归结为对表面饱和导水率的影响,基于Green-Ampt入渗模型,引用了湿润区的平均含水率的概念,并考虑了湿润区平均含水率随入渗时间的变化,建立了具有物理意义的3种变水头积水入渗模型,分析了利用入渗率-累积入渗量及入渗率-真实湿润锋图形获得模型参数的求解方法。通过室内试验,得到了湿润区的平均含水率与入渗时间之间呈乘幂函数变化的规律。利用实测资料对模型及其参数求解的方法进行检验,结果表明所建立的3种模型是正确的,求解参数的方法合理。     

沟灌二维入渗参数的影响因素与计算模型研究

为简化沟灌二维入渗参数的获取,本文以室内入渗试验为基础,分析了土壤容重、初始含水量、入渗水头这三个因素对二维和一维入渗参数参数比值的影响,初步建立了由一维垂直入渗参数推求二维入渗参数的多因子计算模型,并对模型分析简化,增加了模型的稳健性,通过大田试验对所建计算模型进行检验。结果表明文中所建二维入渗参数计算模型所求结果为整个灌水田块的均值,其与整个田块全部灌水沟由水流运动数据推求的入渗参数平均值误差不大,且入渗参数k、a增减相反,对累积入渗量的计算结果影响较小,说明本文所建模型对精度要求不高的沟灌灌水方案设计具有一定的指导意义。     

不同质地土壤对梯形渠道渗漏的影响

梯形渠道是目前国内最常用的灌水渠道,通过分析不同质地土壤对渠道渗漏的影响,可以为灌区灌水利用效率、渠道防渗效果评估、灌区规划设计等方面提供理论依据。采用室内实验法,对不同质地土壤在梯形渠道中的累积入渗量、入渗率及湿润锋运移进行研究。结果表明：土壤的累积入渗量最大,而湿润锋的迁移距离最远,土壤入渗速度最快;黏壤土初始入渗速度较慢,入渗速率曲线随入渗时间的增加而减小,且随入渗时间的增加而趋于平稳,而湿润锋运移距离较短,累积入渗量最少。在农田输水渠道建设中,应尽量选择黏壤土,这样才能有效地降低灌溉渠道的渗漏。另外,还可以在沟渠四周栽植一些深根系植物,将渗漏的水量输送到灌溉作物中,从而增加了排水的利用率。     

对《悬移质变态动床模型试验中掺混相似条件的剖析》一文的商榷

根据对水流泥沙运动相似规律的一些认识，讨论了《对悬移质变态动床模型试验中掺混相似条件剖析》一文中论定悬沙水流相似中只存在一个相似条件等问题。指出原文在推导过程中存在的不合理假定后，循原文的途径导出了两个相似条件。认为相似条件λu*=λΩ不是不能成立，而是须满足条件λu*=λH^1/6才能成立，在物理上是须满足流速垂线分布相似。试验资料表明，在模型变率不是很大时，相似条件λu*=λΩ是可以应用的。     

DEM分辨率对BTOPMC参数及模拟结果的影响

以日本富士川流域为研究对象,在4种不同的DEM分辨率条件下利用BTOPMC模型对洪水进行了模拟,并对各种分辨率条件下所得的模型参数以及模拟结果进行了对比.结果表明:①DEM分辨率对饱和土壤导水率、平均饱和差初始值的影响比较大,对饱和土壤导水率的衰减因子、根层最大储水量、糙率的影响不是很明显;②由于对流域物理特性进行了概化,因此模拟的精度不是很理想,但总体结果还可以接受;③并不是DEM分辨率越高模拟的效果就越好.     

基于SGA和SRFR的畦灌入渗参数与糙率系数优化反演模型(Ⅰ)——模型建立

利用基于地表非稳定流运动方程的地面灌溉模型对畦灌性能进行分析评价是改进传统地面灌溉方式、提高畦灌性能的重要举措,而准确地确定畦灌土壤入渗参数和田面糙率系数是改善畦灌性能模拟精度的重要前提。本文基于基本遗传算法SGA和地面灌溉一维模型SRFR建立的畦灌土壤入渗参数与田面糙率系数优化反演模型,可在给定的参数值域范围内开展多参数全局性寻优,利用计算机动态解析技术对SRFR模型执行程序进行解析处理,建立SGA与SRFR模型间的内部运行衔接方式,实现畦灌土壤入渗参数与田间面糙率系数优化反演过程的自动化运作,进而有效提高了参数寻优估值的工作效率。     

不同入渗模型对LID措施效能评价的影响研究

为研究不同入渗模型对LID措施效能评价的影响,采用MATLAB编程,研究稳定入渗模型、Green-Ampt入渗模型和Horton入渗模型对LID措施效能模拟的差别和各自的适用条件。研究表明：LID措施汇流面积比为10∶1、表层蓄水深为10 cm时,对入渗率模拟,Green-Ampt模型的计算精度高于Horton模型;对溢流发生时间模拟,随着降雨历时的延长、雨强的增大以及土壤前期含水率的升高,不同入渗模型对溢流发生时间计算的差别逐渐缩小;对滞蓄总量模拟,Green-Ampt模型与干燥条件下拟合的Horton模型的计算结果相对差值在5.4%之内,但使用湿润条件下拟合的Horton模型与其他模型的计算结果差值随降雨历时的延长而增大。Green-Ampt模型对入渗率计算的精度略高,但其涉及参数较多,Horton模型应用较为便捷,但其拟合计算受土壤含水率影响较大。     

基于畦首水深和田面水流推进过程的畦灌流量反演方法

针对畦灌稳健设计中单宽流量难以实现无干扰测量的问题,研究入畦流量的反演方法。利用在中科院南皮生态农业试验站进行的灌水试验数据,采用两点法估算入渗参数,引入地表储水形状系数和地下储水形状系数,根据畦首水深和水流推进的数据,估算了畦田的单宽流量。与实测单宽流量相比,N1、N2、N3号畦田的相对误差分别为13.27%、8.02%、11.24%。结果表明:该方法用于畦灌稳健设计中单宽流量控制误差调查是可行的。     

基于混合数值解法的二维畦灌地表水流运动模拟I：模型建立

摘要：数值模拟畦灌水流运动过程可为地面灌溉系统设计与评价提供必要的工具和手段。本文在利用隐式三点后 差分隐时间格式对二维畦灌地表水流运动模型各矢量项进行时间离散基础上,采用有限差分法、有限体积法和有 限单元法分别对由隐时间格式与线性化过程生成的物理通量线性近似式系数的空间导数、物理通量的空间导数和 地形向量开展空间离散,对经时-空离散后形成的控制方程代数方程组进行数值解算,构建起基于混合数值解法 的二维畦灌地表水流运动模型。     

基于综合技术寿命评价方法的累积损耗寿命模型研究

为了科学的定量计算累积损耗寿命,完善综合技术寿命评价方法,对电气设备老化的影响因素进行分析,并依据Inverse Power模型和Arrhenius模型建立设备的寿命模型。通过分析,可得到累积损耗寿命模型,监测获得绝对温度θ、电应力E和机械应力M三个变量后,可计算得到累积损耗寿命值,从而获得综合技术寿命评价表。对不同的电气设备,模型中的参数会有所差别,可对设备进行分类,各自形成其相应的综合技术寿命评价表。     

基于混合数值解法的二维畦灌地表水流运动模拟II：模型验证

基于典型畦灌试验观测数据和地表水流运动模拟结果,对比分析采用混合数值解法和Roe有限体积法数值求解二维全水动力学畦灌模型在数值计算稳定性与收敛性、计算精度与效率间的差异,验证基于混合数值解法的模型模拟效果.结果表明,混合数值解法要比Roe有限体积法表现出更佳的数值计算稳定性和收敛性,形成的水平衡误差和平均相对误差相对较...     

基于SIRMOD的畦灌质量评价及其技术要素优化

为了提高畦灌的水分利用效率和粮食产量,进行了畦灌灌水质量评价指标对不同灌水技术要素组合响应规律的模拟研究。选取2009年杨凌渭河北岸河漫滩地的沙壤土和黏壤土畦灌田间实测数据,基于SIRMOD模型求出畦田平均入渗参数,然后通过多组合灌溉模拟分别计算出灌水效率和灌水均匀度。结果表明:畦田规格和单宽流量对灌水效率和灌水均匀度有明显的影响,在一定条件下,随着畦长的增长和单宽流量的减小,灌水效率和灌水均匀度均减小。建议该地区沙壤土畦长为40～50 m时单宽流量为6.0～8.0 L/(s.m),黏壤土畦长为60～70 m时单宽流量为5.0～7.0L/(s.m),畦宽均以1～3 m为宜。     

用改进的遗传算法反演地下水数值模型参数

在简单的遗传算法的基础上，结合优体克隆操作、子体优生操作和多代调环操作，提出了一种综合改进的遗传算法，并以非均质各向同性承压二维非稳定流动为算例，以有限元法讨论了用遗传算法反演地下水数值模型参数的过程。计算结果表明，综合改进的遗传算法进行参数识别时，具有收敛速度快、解的精度高和避免出现早熟等优点，可用于地下水渗流和水资源评价计算中。     

降水特征对水文模型参数及模拟精度的影响

为评估水文模型预测气候变化影响下水文过程演变的可靠性,以淮河紫罗山流域为研究对象,利用1977—1989年的逐日观测资料,基于三水源新安江模型分析了不同率定期下模型参数值和模拟精度的变化以及与降水量变化特征的关系。结果表明:不同率定期参数率定值具有较大的不确定性,但影响蒸散发量、产流量、水源划分以及地下水出流速率的参数值组合与降水系列的干湿变化存在明显的相关关系;以确定性系数和均方根误差作为目标函数评估模拟效果时发现,两者都随着验证期日降水量均方差的增大而增大,同时更偏向于提高降水变幅大的丰水年组的预测效果。