中水灌溉条件下土壤水分与氮素运移的数值模拟.pdfVIP

第30卷第3期 农业科学研究 2009年9月 V01．30NO．3 Journalof Sciences Agricultural Sep．2009 文章编号：l673—0747(2009)03—0048—04 中水灌溉条件下土壤水分与氮素运移的数值模拟 唐 莲1’2’3 (1．宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川750021； 2．宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心，宁夏银川 750021； 3．宁夏大学退化生态恢复与重建省部共建教育部重点实验室，宁夏银川 750021) 摘 要：以宁夏回族自治区大武口市森林公园利用再生水灌溉为例，通过建立数学模型，模拟了土壤入渗过程水 分、污染物运移规律，并与试验结果对比，结果表明，模型能较好的模拟试验区的土壤水分、溶质运移情况，参数取 值基本合理，可从总体上模拟该地区非饱和带土壤水分、溶质运移规律，研究结果为微污染水用于绿化灌溉对土壤 环境影响的进一步研究提供了科学依据． 关键词：中水灌溉；水分与氮素运移；数值模拟 中图分类号：s152．7 文献标志码：A 中水灌溉土壤水分及污染物的运移规律借助于 r曰(么，0)一眈 高速计算机，用数学模型来模拟研究是目前常用的 曰(0，f)=以 (2) 研究方法，数值计算方法是求解模型的最有效方法． 【移(。。，t)一统， 根据试验对宁夏石嘴山市大武口区中水回用于森林 公园灌溉土壤环境效应的研究，利用数值模拟方法 对水分及氨氮运移规律进行了模拟，并与试验结果 进行对比，模型其拟合结果表明，模型概化基本正 确，参数选取基本符合实际，可从总体上模拟该地区 非饱和带土壤水分、溶质运移规律．在此基础上，还 可利用这些模型对长期灌溉进行初步的模拟预测． 1 数学模型 1．1灌溉入渗条件下，非饱和土壤水分运动数学 模型 挈+P鲁=射D“V朋差卜筹m， 地下水埋藏较深的均质土壤中的水分运动可视 为一维垂向非饱和流动．在垂直入渗情况下，一维非 饱和土壤水分运动的对流弥散方程…为 碧=射踟，差卜警， ㈩ 根据当地的地下水分布状况，森林公园所在的山前 洪积扇区的地下水埋藏较深，在50～60m，在地表 形成薄层积水时的入渗条件下，方程(1)的初边条 g弦ac》aZLaCID。n掰 件为 收稿日期：2009—06—08 基金项目：宁夏大学研究基金资助项目(ZR200717) 作者简介：唐莲(1975一)，女，宁夏银川人，副教授，在读博士生，主要从事水土资源与水环境研究． 万方数据 第3期 唐 莲：中水灌溉条件下土壤水分与氮素运移的数值模拟 49 因此，将上式简化处理，将上式中的水动力弥散系数 以上氨氮运移模型也用有限差分法求解，采用 D，。提到微分号前面，令 和水分方程相似的计算域离散方法，在每一个内结 半=D，芋～ 点处建立溶质运移基本方程的差分方程．形成的三 对角型方程组也利用Matlab软件包，用迭代法编程 另外，溶质在土壤中的吸附量S。，按线性等温 求解¨]，求解思路与水分方程相似．对于土壤氨氮初 吸附模式计算，S。一K。C 始浓度不均匀的情况，也可利用上述溶质运移方程 堡=K。一aC8t ‘。u at，