【摘要】：有關(guān)土壤水運(yùn)動(dòng)的研究在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域中具有重要的意義。數(shù)值求解數(shù)學(xué)模型已成為預(yù)測(cè)水與溶質(zhì)在土壤中的運(yùn)移和水土資源管理研究中必不可少的工具。土壤水力參數(shù)的確定是土壤中水分運(yùn)動(dòng)與溶質(zhì)遷移預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)模型應(yīng)用的關(guān)鍵,也是影響預(yù)測(cè)準(zhǔn)確程度的最主要因素。隨著傳感測(cè)量和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,近來的研究熱點(diǎn)是在場(chǎng)地原位獲取測(cè)量值,通過耦合非飽和土水分運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型和優(yōu)化算法進(jìn)行土壤水力特征參數(shù)反演,從而對(duì)水分運(yùn)動(dòng)進(jìn)行更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。本文將微遺傳算法(mico-GeneticAlgorithms,mico-GA)與土壤水運(yùn)動(dòng)控制方程相結(jié)合建立了推求土壤水力特征參數(shù)的反問題模型,結(jié)合我國新疆阿拉爾塔里木大學(xué)水資源與建筑工程學(xué)院于2012、2013年開展的地表滴灌和地下滴灌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),開展了在田間尺度下土壤水力參數(shù)反求問題中的適用性研究,獲得了以下基本結(jié)論:(1)采用反演分析方法,結(jié)合micro-GA優(yōu)化算法推求的土壤水力特征參數(shù)相對(duì)于Saxton和Wosten方法計(jì)算的土壤水力特征參數(shù)用于模擬的效果改善明顯。(2)反演分析的觀測(cè)數(shù)據(jù)過少會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果的不精確,反演參數(shù)的精度隨樣本數(shù)量的增加而增加;反問題的目標(biāo)函數(shù)對(duì)結(jié)果有較大影響,合理的目標(biāo)函數(shù)能提高反演結(jié)果精度。(3)在微遺傳算法中設(shè)定的100代5種群是較合適的遺傳選擇,增加遺傳代數(shù)和種群數(shù)量對(duì)提高運(yùn)算結(jié)果沒有太大幫助。(4)土壤分層反演有利于提高反演結(jié)果精度,土壤層數(shù)要根據(jù)土壤的實(shí)際情況決定。通過用兩層土反演的水力特征參數(shù)對(duì)滴灌條件下的土壤水分運(yùn)動(dòng)分析,結(jié)果表明土壤含水量實(shí)測(cè)值和模擬值兩者之間的契合程度較高。計(jì)算的模型評(píng)價(jià)指標(biāo)分別為:納什效率系數(shù)為0.668,均方根誤差為0.029 cm3/cm3,平均絕對(duì)值誤差為0.021 cm3/cm3,擬合優(yōu)度為0.689,證明本文提出的推求土壤水力特征參數(shù)的反問題模型是有效而可行的,可用于實(shí)際問題,以提高土壤水運(yùn)動(dòng)模擬結(jié)果的精度。
【圖文】：

選擇該地區(qū)普遍種植的賽樹為實(shí)驗(yàn)作物。樹木年齡是５歲，采取在低矮處緊密的種植逡逑模式。在每個(gè)地塊種植６棵棗樹，并排列成一條南北的直線。樹木間距為ｌｍ，兩排間隔逡逑２ｍ，如圖３．１所示。逡逑ｙＳ逡逑／邋／Ｗ￣￣＾ｄｅｔｕｂ＾￣￣Ｗ￣Ｗ逡逑ｊｆＩＪＪＭＷ逡逑ｙ邐ｇ邋也 二：二逡逑夢(mèng)邋＿邐ｓａｍｐｌｉｎｇ邋ｐｏｉｎｔ逡逑Ｙ邐ｙ邐Ｉ邋ｄｒｉｐ邋ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ邋ｐｉｐｅ逡逑｜邋２ｍ邋｝邋２ｍ邋NB逡逑圖３．１棗樹的種植模式和導(dǎo)水裝置的布置逡逑２５逡逑

（２）滴灌系統(tǒng)逡逑所有實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地中，東西向鋪設(shè)支管，南北布置滴灌管，滴灌管（直徑１６ｍｍ，壁厚０．９ｍｍ）逡逑位于距樹干２００ｍｍ處，如圖３．１所示。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)由一個(gè)滴灌管道供水，每個(gè)滴灌管具逡逑有專用閥和水表以控制灌溉量。在地下滴灌實(shí)驗(yàn)中，每棵樹由一個(gè)導(dǎo)水裝置供水，該導(dǎo)水逡逑裝置安裝在距樹干水平２００ｍｍ的滴灌管下方。在地表滴灌實(shí)驗(yàn)中使用相同的管道布置，逡逑并且出水口與樹干的水平距離為１００ｍｍ。逡逑導(dǎo)水裝置部件包括滴灌管、出水管、調(diào)節(jié)閥、導(dǎo)水裝置、導(dǎo)水裝置內(nèi)的粗砂、不可滲逡逑透邊界（ＰＶＣ管）、側(cè)面滲透邊界（粗砂）和底部可滲透邊界（粗砂），如圖３．１所示。逡逑安裝的第一步是在土壤中鉆一個(gè)２５ｃｍ深的孔，其直徑稍大于導(dǎo)水裝置的直徑。將直徑為逡逑２ｍｍ－５ｍｍ的砂包裹在１５ｃｍ厚的尼龍網(wǎng)中。將網(wǎng)放置在長３０ｃｍ的ＰＶＣ管底部，，然后將逡逑整個(gè)裝置放置于孔中。最后，將土壤夯實(shí)，再將ＰＶＣ管提升５ｃｍ以形成５ｃｍ的可滲透邊逡逑界。出水口安裝在導(dǎo)水裝置上方的滴灌管上，以將水引入導(dǎo)水裝置中。出水管包含控制流逡逑量的調(diào)節(jié)閥。逡逑＼ｌ邐４逡逑ｆｉ邐ｉ邐Ｓｉ邋－ｉ逡逑５、４＼邋ｄ！邋Ｇｒｏｕｎｄｓ邋Ｊ邋－ｉ逡逑＼邐曰邋ｓ逡逑．■NB邋？＼邐
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S152.7

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