阿特拉津在室內(nèi)滴灌施藥條件和農(nóng)田尺度下運(yùn)移的數(shù)值模擬.pdf

1、該論文研究了Atrazine在農(nóng)田土壤中的運(yùn)移,主要包括三個(gè)方面:(1)滴灌施藥條件下Atrazine運(yùn)移的物理模擬與數(shù)學(xué)仿真;(2)數(shù)值模擬降雨入滲—重分布及田間氣象條件下Atrazine在農(nóng)田尺度上淋溶動(dòng)態(tài)的空間分布;(3)構(gòu)造一種尺度提升算法模擬淹灌條件下大尺度平面非均質(zhì)土壤中非飽和流動(dòng)的數(shù)值方法,評價(jià)有效參數(shù)的冪平均技術(shù)對農(nóng)田尺度土壤中Atrazine淋溶模擬的影響.顯然,從定量描述Atrazine在土壤中運(yùn)移的機(jī)理方面看,開展

2、滴灌施藥條件下Atrazine的土壤中分布規(guī)律的數(shù)值模擬和農(nóng)田尺度下Atrazine淋溶風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)數(shù)值預(yù)報(bào)的研究,在理論和實(shí)踐上都具有重要的意義.第一章詳細(xì)闡述了該論文的研究目的和意義,簡要地回顧了有關(guān)Atrazine運(yùn)移和轉(zhuǎn)化方面的研究成果,重點(diǎn)綜述了田間尺度土壤中Atrazine運(yùn)移及滴灌施藥條件下農(nóng)藥運(yùn)移數(shù)值模擬方面的研究文獻(xiàn),并在此基礎(chǔ)上制定了該文的研究目標(biāo)、主要研究內(nèi)容和所遵循的技術(shù)路線.利用滴灌系統(tǒng)將農(nóng)藥直接施加到作物根區(qū)已成

3、為近年來一種先進(jìn)的灌溉、施藥方法,所以在該文第二章中開展了室內(nèi)滴灌施用Atrazine的物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的研究.我們在應(yīng)用批量平衡技術(shù)和批培養(yǎng)方法,采用Freundlich吸附等溫線和一級動(dòng)力學(xué)方程獲得Atrazine的供試土壤中的吸附特性參數(shù)和降解速率常數(shù)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用基于Richards方程和考慮吸附與降解的對流—彌散方程的HYDRUS-2D軟件,成功地仿真了物理模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,同時(shí),對Atrazine運(yùn)移參數(shù)、吸附特性和降解特性

4、參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析.表明:對Atrazine運(yùn)移動(dòng)態(tài)最敏感的參數(shù)是吸附溫線參數(shù).最后,就不同初始含水量、不同滴灌注量對土壤水分和Atrazine動(dòng)態(tài)分布的影響進(jìn)行了數(shù)值分析.人們已逐漸認(rèn)識(shí)到農(nóng)田尺度下農(nóng)藥淋溶風(fēng)險(xiǎn)的定量評價(jià),對保護(hù)地下環(huán)境是十分重要的.故第三章中以Atrazine為研究對象,通過在北京郊區(qū)永樂店試驗(yàn)站一個(gè)面積為27×27m<'2>的田間采集100個(gè)土壤樣品,分別測定其主要理化特性,由土壤的機(jī)械組成和干容重測試數(shù)據(jù),采用

5、土壤傳遞函數(shù)生成了van Genuchten型的水力學(xué)參數(shù).在此基礎(chǔ)上,根據(jù)柱模型假設(shè),運(yùn)用HYDRUS-1D軟件,就所設(shè)計(jì)的由實(shí)際背景概化而來的降雨入滲—重分布算例,對Atrasine在農(nóng)田尺度非飽和土壤中的淋溶動(dòng)態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬.由Atrasine是中國華北地區(qū)夏玉米田常用的除草劑,而夏玉米生育期又是該地區(qū)的主要降雨季節(jié).因而在第四章中,以北京市通州區(qū)永樂丫試驗(yàn)站一塊27×27m<'2>的山東禹城試驗(yàn)站一與會(huì)40×40m<'2>的農(nóng)

6、田為背景,分別就所收集的田間資料和2001年與2003年的氣象條件,基于簡化土壤水三維流場的柱模型假設(shè),考慮土壤的水力學(xué)參數(shù)、Atrazine的運(yùn)移和吸附參數(shù)的空間變異性,對該農(nóng)藥在農(nóng)田尺度下淋溶動(dòng)態(tài)的空間分布進(jìn)行了數(shù)值模擬,并通過對模擬結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析,探討了采用較易測量的土壤物理特性(如:砂粒、粉粒、粘粒含量;干容重;飽和含水量;飽和導(dǎo)水率)估計(jì)土壤中Atrazine淋失行為的可能性.在第五章中,發(fā)展了一種模擬田間尺度下垂向均質(zhì)而水平

7、方向上非均質(zhì)的土壤水流動(dòng)態(tài)的尺度提升算法.農(nóng)田土壤的非均質(zhì)性導(dǎo)致了其中的流體動(dòng)動(dòng)和深質(zhì)運(yùn)移的復(fù)雜性.為了提高數(shù)值模擬的效率,必須對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行尺度提升,這已成為過去幾十年相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)熱門研究課題.該文第六章,在運(yùn)用HYDRUS-1D軟件數(shù)值計(jì)算得到不同時(shí)刻采樣區(qū)內(nèi)100個(gè)土柱中土壤水負(fù)壓、Atrazine濃度和它們的平均分布(第三章)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)探討了應(yīng)用冪平均算法計(jì)算不同的等價(jià)有效參數(shù),對農(nóng)田尺度下土壤水負(fù)壓和Atrazin