理论教育 设施种植区面源污染模拟及调控

设施种植区面源污染模拟及调控

时间:2023-10-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了对模型进行验证,以Hydrus模型对CL10、CL15、CL20在2007年10月—2008年5月的水分和盐分变化情况进行验证。经过Hydrus模型的计算,得到了三种处理下的模拟结果。从结果中也可以看出,模型在CL10处理中取得的模拟效果较好,所模拟的土壤含水量和含盐量与实测值间的偏差均比较小;但模型在CL20上模拟的盐分结果不是很好,造成这个原因的结果可能是CL20处理所在位置靠近试验场外沿,可能受到了区外的影响。

设施种植区面源污染模拟及调控

由前面的参数反演结果可以看出,采用2007年10月—2007年12月的CL10的数据进行反演,得到了较为满意的参数,所取得模拟结果可以接受。为了对模型进行验证,以Hydrus模型对CL10、CL15、CL20在2007年10月—2008年5月的水分和盐分变化情况进行验证。在验证中,由于这几个处理都在一块试验地内,且位置较为临近,在试验前的几年内种植管理非常一致,因此所使用的土壤参数均为反演得到的参数。

模型验证前,首先利用Hydrus建立几个处理区的模拟区域,然后根据暗管调节的高度不同进行了边界条件的设定。由于实验在2007年12月底有一次暗管调节,因此在区域剖分图中的渗出面位置出现了变化。在实际的模拟过程中的处理方法为采用两段时间来进行模拟,每个模拟时间段内的渗出面位置都是一样的(即代表一个控制出口深度)。

经过Hydrus模型的计算,得到了三种处理下的模拟结果。观测值与模拟预测值对比如图6-9所示。

图6-9 地下水位模拟比较图(M为测量值,H为hydrus模拟值)

从图可以看出,模拟值与观测值之间吻合良好,在CL10、CL15和CL20三个处理模拟期间取得的RMSE为9.13~13.50cm,平均RMSE为11.70cm;所取得的相关系数R为0.953~0.972,平均R高达0.882;有效系数E为0.799~0.941。具体的模拟指标见表6-3。

表6-3 地下水模拟比较的评价指标

从图6-9和表6-3还可以看出,在1/4位置处和1/2位置处的模拟地下水位基本相同,只存在很小的差异;实际的观测结果也差异不大,这说明控制排水处理区内的地下水平面线几乎是平的。根据Hydrus模型对土壤含水量和土壤盐分的模拟,比较了模拟值与观测值,结果如图6-10~图6-11所示(1/2L代表暗管1/2处间距的监测位置;1/4L代表暗管1/4处间距监测位置)。(www.daowen.com)

图6-10 不同处理下的土壤含水量模拟值与观测值比较

从图中可以看出,土壤含水量和含盐量的模拟值与观测值间吻合良好,相关系数R的范围分别为0.968~0.977和0.690~0.880,RMSE分别为0.041~0.051和0.496~0.941。从结果中也可以看出,模型在CL10处理中取得的模拟效果较好,所模拟的土壤含水量和含盐量与实测值间的偏差均比较小;但模型在CL20上模拟的盐分结果不是很好,造成这个原因的结果可能是CL20处理所在位置靠近试验场外沿,可能受到了区外的影响。同时,由于田间的土壤含盐量比土壤含水量具有更大的空间变异性,也容易造成测量精度下降,因此盐分模拟相对水分模拟的效果要差一些。

图6-11 不同处理下的土壤含盐量模拟值与观测值比较

以上分析可见,田间反演得到的土壤参数更加符合实际参数值,因此模型的利用过程中都采用反演参数来进行。

表6-4 土壤含水量和含盐量的模拟比较评价指标

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