[发明专利]水盐模拟模型中暗管排水排盐边界的改进方法

说明书

本发明涉及一种水盐模拟模型中暗管排水排盐边界的改进方法，包括：获取试验地的相关数据并设计室内暗管排水试验以获得暗管排水排盐数据；在暗管原始边界周围建立虚拟土层，并对虚拟土层的土壤水力参数进行率定，找出最优的土壤水力参数；建立不同模拟区域中虚拟土层的环宽RW与饱和导水率K_s的函数关系，再将得到的K_s函数替换步骤S2中的最优参数中的K_s从而得到虚拟土层边界参数；将虚拟土层边界参数作为改进后的水盐模拟模型的暗管边界参数，并根据田间实际灌水情况对改进后的暗管边界进行评价。本发明建立的虚拟土层能够减缓暗管出流从而更能反映实际排水情况，应用于田间也能快速准确地模拟田间暗管排水过程，大大减少了时间成本和人工投入。

技术领域

本发明涉及重度盐碱地暗管排水排盐的技术领域，具体涉及一种水盐模拟模型中暗管排水排盐边界的改进方法。

背景技术

土壤盐渍化是一个全球性的农业环境问题，它不仅抑制作物生长，降低作物产量和质量，还降低肥料利用率，增加土壤养分流失的风险。暗管排水和沟渠排水通常用于控制地下水位，以降低盐碱地的土壤盐分。但与沟渠排水相比，暗管排水提高了土地利用效率，促进了农业机械化。此外，暗管排水增加了盐的横向排放，从而提高了盐的排放效率。然而，地下管道的不合理布局往往需要更多的淋溶水，并导致更多的土壤养分流失和农业化学污染。因此，有必要对土壤水盐运移过程进行精确量化，以优化暗管的布置和淋溶方案。

暗管的布局，包括间距、埋深和管径是影响暗管排水排盐的主要因素。研究暗管组合的排水规律主要有室内试验和野外试验。然而，这样的试验通常，并且结果通常是针对当地的土壤质地和气候条件，缺乏普遍适用性的。此外，影响暗管布局的参数众多，无论是室内试验还是野外试验都很难对这些影响因素进行系统的定量的研究。

目前，考虑暗管排水规律的常用模型有DRAINMOD模型、dual-permeability模型、HYDRUS-2D模型。在这些模型中，DRAIMOD模型的基础是简单的总(水、盐)平衡，模型的输入参数容易获取，但对土壤中水和溶质运动的具体过程描述较少。虽然dual-permeability模型被广泛用于模拟田间暗管排水，但是模型参数的确定相对来说较为困难。相比之下，HYDRUS-2D模型具有灵活的边界条件，可以模拟二维饱和与非饱和土中的水盐运移规律。但是现有的应用均是从土壤水、盐含量和其他化学物质迁移的角度来校准模型，忽略了排水和排盐过程。其主要原因是HYDRUS-2D中的渗透边界的排水能力远大于实际暗管，只运用渗透边界很难模拟暗管的排水过程。

在确定暗管排水量方面，孙秀玲等提出了一种暗管排水量的试验方法以及各影响因素的权重。但试验操作较为繁琐，且对暗管的排水过程描述较少。因此，针对传统试验方法的不足，有必要确定一种改进的暗管边界模型，进而能通过模型就能快速、系统地预测暗管排水过程的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水盐模拟模型中暗管排水排盐边界的改进方法，该方法针对HYDRUS-2D模型在其原始暗管边界中加入虚拟土层边界，并将虚拟土层作为改进的暗管边界，大大提高了模拟精度，解决现有技术中确定暗管排水过程费时费力和模型模拟精度差的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种水盐模拟模型中暗管排水排盐边界的改进方法，包括如下步骤：

S1：获取试验地的相关数据，根据试验地情况设计室内暗管排水试验以获得暗管排水排盐数据，其中，室内试验土壤情况与试验地一致；

S2：在水盐模拟模型的暗管原始边界周围建立虚拟土层边界，将试验地相关数据和获得的暗管排水排盐数据作为水盐模拟模型的输入参数，对虚拟土层的土壤水力参数进行率定，找出模拟的排水排盐量与实测的排水排盐量误差最小的一组土壤水力参数作为最优参数；