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[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘鑫 任理
陆面模型为区域农田土壤墒情监测提供了很好的途径,优化选择模型的网格尺度可以最有效地的利用空间输入信息,提高计算效率。本研究以海河平原内的1°×1°(115.5～116.5°(E),38～39°(N))为研究区,运用陆面模型CLM3.0分别在(1/120)～1°的14种不同网格尺度上对2003年3—5月的土壤墒情进行了独立模拟,分析在一定精度的空间输入数据条件下,陆面模型的网格尺度在该区域春季土壤墒情模拟中的优化取值。研究表明,结合模型输入数据的空间分辨率选择合适的网格尺度,可有效地减少计算机浮点计算取舍引起的误差;网格的无限精细并不能提高模拟效果,需要依据土壤砂粒百分含量数据的精度、变程及模拟...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
姜勃 田静 苏红波
论文基于CLM 4.5模拟1980—2009年月尺度中亚陆表蒸散发和土壤水分,并和GLDAS、GLEAM数据产品进行对比,结果表明CLM 4.5模拟的蒸散和土壤水分区域平均值和其他产品具有较好的一致性。从CLM 4.5模拟的陆表蒸散结果分析可知:全年蒸散大部分集中于春夏2季,在5月达到一年的最大值,夏季中亚的蒸散高值区集中在哈萨克斯坦北部和东北部、东南部的山地区,对应主要的农田区和林地区,植被蒸腾占主导因素;春季东南部天山山脉和帕米尔高原是蒸散高值区,主要因为该地区春季降水量较大,且积雪开始融化,水量充足,地表蒸散发充分;蒸散低值区主要在西南的土库曼斯坦和乌兹别克斯坦,地表覆盖以荒漠为主,植被覆盖较少,降水也较少,导致地面蒸散量较低。模拟的表层土壤水分结果表明:冬季陆面蒸散低,降水大多储存在表层土壤内或者以积雪的形式覆盖在地面上,春季气温升高,积雪融化下渗到土壤中,土壤水分持续增加,4月份达到峰值;夏季蒸散增加,降水减少,土壤水分持续下降,9月份达到最低值;进入秋冬季后蒸散降低,土壤水分呈上升趋势。中亚土壤水分高值区集中在北部和东北部的林地、农田区,以及天山山脉和下游的阿姆河、锡尔河流域区,西南部的荒漠区依然是低值区。一年中,夏季降水较少,由于地面蒸发的作用,土壤水分持续较少,蒸散也随之降低。三者之间相关性很高;冬季降水和土壤之间的相关性较高,尤其是裸地区;在植被覆盖较大的情况下,春季降水和蒸散相关性较高,土壤水分和降水、蒸散之间相关性较低,会出现负相关情况。CLM 4.5模拟的结果为进一步中亚地区的水问题研究奠定基础。
关键词：
陆表蒸散 土壤水分 CLM 4.5 中亚
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
尚松浩
土壤墒情预报是在土壤水分模拟模型的基础上对农田耕作层土壤水分的增长和消退程度所进行的预报。墒情预报是灌溉预报的基础 ,对于水资源短缺条件下农田水分的合理调控具有重要意义。墒情预报模型可以分为确定性模型与随机性模型两大类 ,其中确定性模型包括水量平衡模型、土壤 -植物 -大气连续体 (SPAC)水分传输模型、SPAC水热耦合传输模型等 ,随机性模型包括数理统计模型 (包括回归模型、时间序列模型、人工神经网络模型等 )、随机水量平衡模型与随机土壤水动力学模型等。本文对各类墒情预报模型进行比较 ,并对其发展趋势进行了展望
[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
周千军 胡勇 蒋勇
池火是火灾灾害中最常遇到的火焰类型之一，发展油池火的精细化建模有利于液体火灾事故危害性的精准分析及评估。众所周知，热辐射建模是准确模拟各种火灾场景的关键环节。因此，为建立合适的辐射模型，在这项工作中，通过将四个不同的辐射模型耦合到开源火灾模拟代码FDS中，并使用有限体积法求解辐射强度传输方程，对大尺度甲醇池火开展了LES仿真研究。结合NIST的实验数据，对不同辐射模型的影响特性及结果进行了对比分析。关于温度计算，基于WSGG的辐射模型和Cassol的模型表现更好。此外，所有模型都能很好地预测脉动频率。然而，关于辐射热通量的预测，Cassol的两个模型和FDS默认模型的表现优于其他模型，获得每个组分的准确光谱信息数据和确定混合气体的WSGG系数的方法是成功预测火焰辐射的重要因素。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
刘光生 王根绪 赵超
长江源多年冻土区土壤水热传输过程机理与模拟,是广泛关系到高原生态环境保护恢复和区域水文过程的关键科学问题。因此,以GEOtop模型为研究平台,以长江源不同植被盖度下(裸地、30%、65%和92%)高寒草甸的观测数据为基础,检验模型对土壤水热迁移过程的描述与模拟精度。总体而言,GEOtop模型需要率定的参数较少,从而减少模型模拟的不确定性,提高了模拟精度。对不同植被盖度下土壤温度、水分和实际蒸散发模拟的NSE系数基本达到0.8,表明模型能准确模拟高寒生态系统土壤的水热传输过程,可以作为长江源区土壤水热过程的有效模拟工具。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
朱青 廖凯华 赖晓明 刘亚 吕立刚
土壤水分调控着陆地表层系统空间格局和过程,作为地表不同圈层中物质和能量输移转化的关键纽带和驱动力,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程。论文首先介绍了流土壤水分静态特征(土壤含水量和基质势时空变化)在流域范围内不同空间尺度上监测方法的优缺点,包括直接手动监测、直接自动监测、地球物理探测和遥感监测等;同时介绍了其动态特征(土壤水分运动)监测方法(径流小区法、示踪剂法和地球物理探测)的局限性和模拟模型(动力波模型、水量平衡模型和水动力模型等)的关键参数和过程。在此基础上提出了:①加强土壤水分监测尺度与方法的集成;②消除土壤水分运动模型不确定性;③耦合土壤水分与碳氮输移循环过程等3个方面的研究展望和建议,从而为高时空分辨率和高精度的土壤水分数据获取,以及土壤水分运动与分布及其驱动下的碳氮排放过程、机理的揭示和模拟提供新的研究视角与思路。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
王玉娟 杨胜天 吕涛 刘瑞禄 杜迪
在单层土壤水分模型基础上,建立起针对于黔中部典型喀斯特地区的0~15 cm、15~40 cm两层土壤水分模拟模型。在此基础上,依托遥感和G IS手段,将模型扩展到区域尺度上,模拟出黔中部典型喀斯特地区2005-10~2006-05日尺度上0~15 cm、15~40 cm土壤水分动态转化规律,并以实测值进行了验证。结果表明:①构建模型在数据获取上比较容易,使其实际的可操作性得到加强;②黔中部典型喀斯特地区不同植被类型下土壤水分变化特征有着重要的差异。从土壤水分变化幅度上看:农用地>灌丛>草地;从土壤水分垂直变化规律上看,灌丛和草地的0~15 cm层土壤水分含量低于15~40 cm层,水分梯度为正...
关键词：
喀斯特地区 土壤水分层均衡模型 动态模拟
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
牛宏飞 张钟莉莉 孙仕军 郑文刚 王材源 杨利红
为实现实时准确的墒情预报,以北京市延庆区为例,利用在该地区获取的2012—2016年5年的系列土壤墒情和气象数据,对土壤墒情预测模型进行了对比研究。通过相关性分析选取时段初墒值W_0、降雨、湿度、气温、气压、地温和蒸发7种影响因子,对土壤墒情分别建立线性回归方程、基于主成分分析的径向基函数(PCA-RBF)神经网络和误差反向传导(BP)神经网络3种预测模型,并对3种模型预测结果进行了对比分析。结果显示:PCARBF神经网络模型精度最高,平均精度达到96.8%,线性回归模型和BP神经网络模型分别为94.6%和95.7%。研究认为,PCA-RBF神经网络具有稳定性好、精度高的特点,可以很好的实现土壤墒情预测。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
李润奎 朱阿兴 李宝林 裴韬 秦承志
流域水文模拟对输入数据空间详细程度的要求受流域面积大小的影响,而流域面积影响作用的定量描述有助于模拟时的数据选取。本文以美国Brewery Creek流域(约19.5 km2)为例,在逐级连续的汇流面积上,分析了SWAT模型基于1∶2.4万的SSURGO和10m分辨率的SoLIM土壤数据模拟的径流量的差别随汇流面积的变化。结果显示:汇流面积较小时,基于不同土壤图的模拟径流一致性较差;随着汇流面积的增大,模拟径流的差别逐渐减小并趋于稳定,在汇流面积大于约10 km2时,差别变得相对不明显,不同土壤数据的模拟径流相当。根据实验结果,流域径流模拟对数据的要求受模拟面积的潜在影响,当流域面积大于一定值时,较粗分辨率的输入数据同样可能取得较好的模拟效果。研究度量了面积对模型响应的潜在影响作用,为中小流域水文模拟时土壤数据的选取提供了初步参考。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
张富仓 康绍忠 李志军
用盆栽试验对玉米幼苗磷吸收进行了分析 ,并结合土壤和玉米根系磷运移和吸收参数的测定 ,用稳态吸收模型进行了计算。结果表明 ,随着土壤施磷量的增加 ,玉米幼苗含磷量和吸磷量明显提高 ;对于同一施磷水平 ,随着生长时间的增加 ,玉米幼苗的吸磷量增加的幅度较快 ;不同施磷处理玉米幼苗磷吸收的计算值和实测值均线性相关 ;养分吸收模型的玉米幼苗磷吸收模拟值与实测值具有很好的一致性 ,能很好地反映出幼苗吸收磷的变化趋势。单因素敏感性分析表明 ,影响作物根系磷吸收因素的大小顺序为 L>Cav>r0 >α>Deb>v0 >rx;某些参数的变化可以影响其他一些参数的原有水平 ;用图型分析法能准确地反映 r0 ,...
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
黄令淼 任树梅 杨培岭 税朋勃 曹建武 周嵘
对影响土壤墒情的主要气象要素,平均气温、相对湿度、日照时数、平均风速、蒸降差和前一旬土壤墒情进行分析合并,建立BP-ANN土壤墒情预报6因子模型;通过缺省因子检验法,判断土壤墒情对6个因子敏感程度,简化冗余因子,构建BP-ANN的3因子(相对湿度、日照时数、前一旬土壤相对湿度)墒情预报模型。结果表明:3因子模型均方根误差3.55,具有数据收集和处理量小的优点,基本能够达到所需精度和拟合度。在北京市山区和平原区2个典型站点的模拟检验表明,3因子模型实测值与预测值的拟合关系均达到极显著相关水平,可操作性强的特点。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
潘琦 夏爽 郭珊珊 单宝英 郭萍
为制定满足渠系运行实际情况和作物生长发育所需土壤含水量条件的渠系优化配水方案,将考虑输水渗漏损失的渠系优化配水模型与土壤水量平衡模拟模型耦合,构建基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型,使用改进的遗传算法求解多目标模型的Pareto解集。选择黑河流域中游西干灌区下的两级渠系作为研究区域,得到50组非劣的渠系优化配水方案。在Pareto前沿面上选取3组代表方案进行对比分析,再将3组中最优的方案与灌区实际灌水方案进行对比,结果表明:Pareto解集可以体现目标之间的博弈关系,当权重值向配水量最少目标偏移时会对土壤水含量等指标产生影响,进而产量下降;当权重值向产量最大目标偏移时会产生水资源浪费现象;而当目标函数的权重值处于中间水平时,产量和配水量目标都可以得到较好地满足,并且与实际灌水方案相比配水量减少113.54万m~3、总产量增加660t,能够达到节水增产的效果。该模型在兼顾渠系运行条件和土壤含水量的前提下权衡了2个目标之间的博弈关系,Pareto解集得出的结果能够满足决策者对于目标的不同需求,为灌区管理者的决策提供理论依据和指导。
[期刊] 资源科学
[作者]
黄明 张学霞 张建军 赵紫阳 茹豪
CLUE-S模型是适用于较小尺度的区域土地利用变化空间格局动态研究的模型。为了探索CLUE-S模型在小流域的适用性及最佳适用尺度,本文以甘肃天水罗玉沟流域为研究区,根据2001年和2008年两期土地利用数据,在筛选出的7类土地利用变化驱动因素的基础上,以2001年土地利用数据为基期,利用不同的空间尺度(25m×25m、50m×50m、75m×75m、100m×100m、和125m×125m),运用CLUE-S模型进行了流域2008年的土地利用空间格局的模拟,并以2008年土地利用现状图加以验证。结果表明:CLUE-S模型在罗玉沟流域的适用性很好。模型模拟的最佳尺度为50m,在该尺度下耕地、园地...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈文创 张蕊 张文远 章晋雄 张东
该文旨在探究湍流模型对复杂非对称岔管水力特性仿真的结果准确度和计算时间成本的影响。基于Reynolds时均Navier-Stokes(RANS)方程,利用剪切应力传输k-ω(SSTk-ω)、标准k-ε(Sk-ε)、可实现k-ε(Rk-ε)、重整化群k-ε(RNGk-ε)和Reynolds应力模型(RSM)共5种不同湍流模型解决方程封闭性问题,深入对比分析基于各湍流模型模拟的流速场、紊动能场、水头损失和时间成本的差异。将计算结果与物理模型试验结果进行比较,发现基于各湍流模型的计算值与试验值偏差和计算效率均随着水流条件的不同而变化。总体而言,基于SSTk-ω的模型计算效率较高,基于RSM的结果与试验值偏差较小。SST k-ω和RSM适合应用于求解类似复杂岔管的水力特性问题,可根据所具备的计算资源和对结果准确度要求在二者中选择。而RNGk-ε、Sk-ε和Rk-ε模型均不能较准确模拟岔管分流、汇流形态及引起的水头损失。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
李建国 特铮
以熔喷过程中的气流场为核心,建立熔喷过程的数学物理模型,采用数值模拟的方法进行研究。以Navier-Stocks方程为基础,应用基于同位网格的SIMPLER算法并行化计算气流场的速度分布,将试验测试值与数值模拟进行比较,结果表明:采用的数值模拟方法是有效的,完全可以用于模拟双槽钝头型模具的熔喷过程。
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