基于HYDRUS-1D模型的水库近坝区土壤水分动态模拟

为探究五强溪水库近坝区土壤水分动态变化规律,以研究区内土壤墒情站为研究对象,利用实测逐日降雨与逐日蒸发数据驱动HYDRUS-1D模型反演土壤水力特性参数,分别在深度为10、20、40 cm观察点处进行土壤水分动态模拟,探讨研究区土壤水分动态变化规律及模型的应用效果。结果表明:不同观察点土壤水分模拟值与实测值的决定系数平均值为0.74,纳什效率系数平均值为0.71,均方根误差在0.011~0.035 cm^(3)/cm^(3)之间;0~10 cm深度的土壤水分对降雨和蒸发的响应最灵敏,波动最大;在水库主汛期(4—6月份)土壤水分变化平稳,且保持在较高的水平;研究期内7—12月份土壤水分在较大降雨情况下出现短暂饱和,土壤干湿变化明显,模拟值与实测值吻合度较高;整体上,HYDRUS-1D模型在研究区土壤水分动态模拟中具有较高的精度,可为研究区土壤水分估计及其动态变化规律研究提供有效方法。

基于HYDRUS-1D模型研究重金属汞在土壤中的运移规律

为了研究重金属汞在不同质地土壤剖面的运移规律,文章选取某汞冶炼企业场地为研究对象,运用HYDRUS-1D模型建立重金属汞运移模型,模拟其在土壤剖面中的运移规律。所建立的模型能够模拟重金属汞在土壤剖面中分布和运移的时空变化规律:若重金属汞渗漏5.0 d后得到控制,则其最大运移距离达150 cm;重金属汞进入土壤后约1.5 d到达土壤剖面30 cm深处,约9.5 d后到达观测点300 cm观测点,约27.0 d后以恒定含量穿透土壤带进入包气带或潜水含水层。有色金属冶炼企业场地土壤重金属污染风险大,企业应根据企业实情,结合导则规范等提出综合防治措施。

基于HYDRUS-1D模拟的某化工项目废水污染物在土壤中的迁移预测

本研究选取了某地区化工项目废水中具有代表性的污染物——甲苯,作为模拟溶质进行分析。利用HYDRUS-1D软件,结合该项目厂区土壤的实际物理和化学性质,我们构建了一个精确的一维非饱和数值模型。在设定了基准模拟情景之后,通过系统地对VG模型中的关键参数(包括残余含水率θr、进气值倒数α、饱和导水率Ks、饱和含水率θs以及孔隙大小分布指数n)进行了上下5%和10%的扰动处理。这些参数扰动旨在模拟实际环境中可能存在的土壤性质微小变化,并探究这些变化对溶质运移的具体影响。通过将不同参数扰动后的模型参数集代入HYDRUS-1D进行模拟运算,得到了多个情景下甲苯溶质浓度随土壤深度变化的数据。这些数据揭示了在不同参数扰动下,甲苯在土壤中运移受到的影响不大,甲苯的浓度在土壤垂直方向上随着土层的深入而逐步递减。

Hydrus-1D软件在土壤六价铬污染修复中的应用

采用Hydrus-1D软件对原镀铬车间中土壤污染物六价铬的迁移趋势进行了研究,选取详查中单点六价铬含量最高的钻孔作为模拟点位,利用Hydrus-1D结合调查地块的水文地质特征、土壤污染的基本情况建立数据模型,结果表明:0~7 a土壤中六价铬含量随时间推移均呈现不同程度的增加;但当上边界无六价铬污染继续释放时,7~10 a污染在某一深度范围内存在积累的现象;10 a及之后,随时间推移,污染在2.5 m以内的积存逐渐变小,但在2.5 m以下其含量不断增大,说明六价铬污染正在不断向下扩散。

二甲双胍联合维生素D对糖尿病合并骨质疏松症患者血清胰岛素样生长因子1及骨代谢标志物水平的影响

目的 探讨二甲双胍联合维生素D对糖尿病合并骨质疏松症患者血清胰岛素样生长因子1(IGF-1)及骨代谢标志物水平的影响。方法 选取北京医院2020年3月至2023年3月收治的160例2型糖尿病(T_(2)DM)合并骨质疏松症患者作为研究对象,按照随机数字表法分为对照组和观察组,各80例。对照组给予维生素D联合运动干预和控制饮食等常规血糖控制方法治疗,观察组在上述治疗的基础上外加二甲双胍治疗,2组均治疗6个月。比较2组患者治疗前后空腹血糖、餐后2 h血糖(2 hPG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、血钙、血磷、骨钙素、总Ⅰ型胶原氨基端延长肽(T-PⅠNP)、IGF-1、高敏C反应蛋白(hs-CRP)、维生素D_(3)水平以及总有效率。结果 治疗后,2组空腹血糖、2 hPG、HbA1c、血磷、hs-CRP水平均低于治疗前,且观察组均低于对照组(均P<0.05);2组血钙、骨钙素、T-PⅠNP、骨密度、IGF-1、维生素D_(3)水平均高于治疗前、且观察组均高于对照组[(2.82±0.20)mmol/L比(2.40±0.15)mmol/L、(19.9±2.4)ng/L比(13.6±2.1)ng/L、(48±4)μg/L比(37±4)μg/L、(0.98±0.16)g/cm^(2)比(0.78±0.15)g/cm^(2)、(206±35)μg/L比(137±25)μg/L、(37±3)μg/L比(29±3)μg/L](均P<0.05)。观察组总有效率高于对照组(P<0.001)。结论 二甲双胍联合维生素D治疗T_(2)DM合并骨质疏松症效果较好,可更好地控制血糖水平,上调血清IGF-1水平,改善机体骨代谢。

HYDRUS-1D模型对河套灌区不同灌施情景下氮素迁移的模拟

选取河套灌区五原建丰的典型土壤,应用HYDRUS-1D模型对不同灌溉强度、不同表施浓度以及将表施改为灌施3类情景下土壤氮元素的迁移进行了动态模拟,研究了灌溉和施肥对河套灌区典型区域土壤氮元素迁移的影响.结果表明,灌水强度小于0.10 cm.h-1时,铵态氮与硝态氮累积流出通量变化极为缓慢;强度大于0.14 cm.h-1时,累积流出通量急剧攀升,表明氮元素大量向土层深层流失.铵态氮表施浓度的变化对氮素的迁移几乎没有影响.保持相同的施肥量,灌施情景对铵态氮迁移几乎无影响,但表施换为灌施后硝态氮下渗浓度增加47%,更易于向深层渗漏.

Hydrus-1D软件在地下水污染风险评价中的应用

以北京市东南郊再生水灌区为研究区域,应用Hydrus-1D软件构建水流、溶质运移模型,模拟再生水连续灌溉入渗过程中水流在包气带中的运动,并以再生水中的典型有机污染物多环芳烃萘、菲为研究对象,模拟其随灌溉水在包气带中的迁移衰减反应过程,结合MapGIS6.7,将Hydrus-1D的点模拟结果应用于大面积、区域性的污染评价,通过与研究区地下水萘、菲的背景值进行对比,分级评估地下水污染风险.结果表明,经过50年连续灌溉后,再生水灌区整体地下水萘、菲污染风险较低,萘的污染风险高于菲,灌区内高污染风险区域主要位于凤港减河、红旗干渠与凤官沟交汇处以及东风干渠、永乐河与通大边沟之间.

Hydrus-1D模型在田间水循环规律分析中的应用及改进

为分析农田水分运移规律,以华北平原位山引黄灌区典型田间为研究对象,应用Hydrus-1D模型连续模拟了2006-2009年的田间水分运移过程。对模型中表面阻抗的计算方法进行了改进,从而改善了蒸散发的模拟结果,与涡度相关系统的实测蒸散发数据对比表明了改进的合理性。对蒸散发的分析表明,对于种植季节性作物的农田,叶面积指数(leafarea index,LAI)是影响蒸散发季节变化过程的重要因素,而气象条件主要决定其在较短时间尺度(如一周)内的波动。与时域反射仪(time domain reflectometry,TDR)实测土壤含水率的对比表明,模型对土壤含水率的模拟精度较高。水量平衡分析结果表明,降雨和灌溉的80%由蒸散发消耗,在汛期农田通过排水发生田间渗漏损失。

应用HYDRUS-1D模拟砂质夹层土壤入渗特性

依据非饱和土壤水分运动理论,采用HYDRUS-1D软件,对砂质夹层土壤入渗特性进行数值模拟,分析各因素对砂质夹层土壤入渗规律的影响。结果表明:砂质夹层结构对土壤入渗特性有较大影响,具有暂时的阻水和减渗作用;湿润锋穿过砂层上界面后,入渗过程变为稳渗阶段,稳渗率主要受砂层质地、砂层埋深和压力水头影响,与土壤初始含水率和砂层厚度无关;砂质夹层土壤剖面水分分布不连续,上层土壤基本饱和,砂层土壤未饱和,土壤剖面含水率主要受砂层质地、砂层埋深和砂层厚度的影响。研究结果可为农业水资源利用及工程防渗技术提供理论依据。

应用HYDRUS-1D模型模拟农田土壤水渗漏及硝态氮淋失特征

在定位试验基础上,应用HYDRUS-1D模型对黄淮海平原典型土壤(黄潮土)中土壤水渗漏及硝态氮淋失动态进行了模拟分析。结果表明:在传统水氮管理模式下,黄潮土2m土体深处的土壤水渗漏和硝态氮淋失非常严重,2个轮作期内,土壤水渗漏总量占地表总入水量的23.7%,硝态氮淋失总量占总输入N量的15.9%,冬小麦生长季的硝态氮淋失量大于夏玉米生长季;改良灌溉和改良施肥模式下产生的硝态氮淋失量比传统灌溉和传统施肥模式减少74.7%,节约灌溉水211.5mm、节省施N423.5kg·hm-2。

应用HYDRUS-1D模型模拟分析PFCs在土壤中的迁移特征

为探明全氟化合物(PFCs)在土壤中的迁移转化规律,为PFCs地下水污染防治提供依据,以全氟丁酸(PFBA)、全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(PFNA)和全氟辛基磺酸(PFOS)等6种PFCs作为研究对象,在室内设置一维土柱实验模拟PFCs在土壤中的迁移过程,采用Hydrus-1D模型建立土壤水流和溶质运移数值模型,对PFCs在土柱中的迁移过程进行模拟,将模拟结果同实验结果进行比较,模型模拟值与实验实测值吻合得较好。采用单因素局部扰动分析方法,分别对HYDRUS-1D模型中入渗水量、土壤容重、纵向弥散度和PFCs在土壤介质中的吸附系数等参数进行扰动,并与参数原值结果进行比较,计算敏感系数,结果表明入渗水量、土壤容重和吸附系数是影响PFCs在土壤中迁移的主要因素。

基于HYDRUS-1D模型的半干旱黄土区典型整地措施土壤水分动态模拟

[目的]探究不同整地措施下的土壤水分动态特征,为评估坡面整地的生态水文效益,促进旱区植被恢复提供科学依据。[方法]通过半干旱黄土区油松林自然坡面和鱼鳞坑、反坡台的原位对照研究,基于土壤水分动态监测,结合降雨事件,利用HYDRUS-1D软件模拟,揭示不同整地措施对土壤水分垂直运移特征的影响。[结果](1)一维非饱和土壤水分运移数值模型对0—40 cm土壤水分的模拟精度大于40—100 cm,适于表层(0—40 cm)土壤水分的模拟;整个研究期内,相同降雨条件下,鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量显著大于相应对照自然坡面样地(p<0.05),鱼鳞坑的土壤水分通量显著大于反坡台(p<0.05)。(2)单独降雨条件下,0—40 cm内鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量比相应对照自然坡面样地平均提高9.07%,4.02%;鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地的平均差值最大在20,30 cm处,分别为0.79%,0.37%,整体呈先增后减趋势;降雨量为5—10 mm时,鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量最大为1.94%,1.42%,分别在30,40 cm;降雨量>10 mm时,鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量最大值均在0—20 cm,随降雨量增大而逐渐降低;鱼鳞坑、反坡台各层土壤水分通量之间差异均不显著。(3)持续降雨条件下,0—40 cm内鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量比其对照自然坡面样地平均提高10.73%,4.72%;鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地的差值在0—20 cm内最显著(p<0.05),平均差值整体均呈递减趋势;鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地各层的差值在降雨量为10—20 mm时最显著(p<0.05),最大增量均在10 cm处,分别为1.35%,0.53%;鱼鳞坑各层的平均土壤水分通量呈递减趋势,反坡台呈递增趋势;不同降雨特征下,鱼鳞坑、反坡台土壤水分通量最大值的深度不同,降雨量<20 mm时,鱼鳞坑、反坡台在10,20 cm,分别为1.58%,0.72%,降雨量>20 mm,均在40 cm,为2.61%,1.92%;鱼鳞坑、反坡台各层土壤水分通量间的显著性也不相同,降雨量为5—10 mm时鱼鳞坑各层土壤水分通量之间均有显著差异(p<0.05),反坡台在20—40 cm土壤水分通量之间有显著差异(p<0.05)。[结论]鱼鳞坑、反坡台均对土壤水分有不同程度的影响,鱼鳞坑在降雨条件下蓄水效果更好。

应用HYDRUS-1D模型评价土壤水资源量

利用焉耆盆地典型试验区观测资料,以土壤水动力学原理为基础,建立起浅埋区(埋深≤2m)植被覆盖条件下田间土壤水分数学模型,对典型试验区土壤水资源量补给项、排泄项和消耗项进行计算与评价,评价结果表明:地下水资源和土壤水资源转化十分频繁,水量交换是双向的、动态的;在浅埋区土壤水库调蓄能力较弱,造成部分灌溉水的渗漏。

基于HYDRUS-1D模型的华北低平原区不同微咸水利用模式下土壤水盐运移的模拟

华北低平原区深层地下水的不断超采不仅造成淡水资源的枯竭,还引发了地面沉降、土壤盐渍化等一系列生态环境问题。微咸水在农业上的利用已成为缓解水资源危机的研究重点。为了研究不同咸水灌溉模式的可持续性,本文以华北低平原区的河北省南皮县为例,利用Hydrus-1D模型,基于8种不同微咸水灌溉方案,模拟2008—2013年6年冬小麦-夏玉米轮作制度下,2 m土体水盐通量变化。模拟结果表明,土体剖面盐分积盐区主要集中在下层土壤(100~200 cm);上层土壤(0~100 cm)溶液盐分浓度大部分时间保持在2 g·L^(-1)左右,能保证作物正常生长;但土壤剖面盐分浓度在冬小麦灌浆末期出现峰值且随灌水盐分浓度增加而逐渐升高。土体盐分充分淋洗的关键在于降雨强度,7月份降雨强度是土体脱盐与否的主要影响因素;同时,在丰水年型夏玉米播种后结合出苗水适当灌溉洗盐对土体达到有效脱盐起到重要作用。本文通过综合分析水文年型、土壤剖面盐分的动态分布特征以及结合夏玉米出苗水的洗盐淡水用量3方面因素对土壤盐分迁移的影响,提出华北低平原区两种适宜的微咸水灌溉制度:(1)冬前浇灌小于2 g·L^(-1)的冬小麦越冬水,春后在冬小麦拔节期浇灌一次2~4 g·L^(-1)微咸水;(2)冬前不灌越冬水,春后分别在冬小麦拔节期和灌浆期浇灌2 g·L^(-1)微咸水。两种灌溉制度年均结合夏玉米出苗水的洗盐淡水用量和总耗水量分别为60~70 mm和250~260 mm。本文结果旨在为华北低平原区微咸水利用的节水潜力及其可持续性提供理论指导。

HYDRUS-1D在土壤明渠排水洗盐模拟中的应用

土壤洗盐是盐碱地改良的重要手段,以大安灌区重度盐渍区为例,运用HYDRUS-1D模型对灌区土壤明渠排水洗盐过程中的水盐动态进行了研究,采用室内土柱灌水模拟洗碱过程的观测数据验证了模型的可行性。通过对大安灌区重度盐渍区3a的洗碱效果进行数值模拟,对泡碱洗盐过程中盐分运动规律进行了预测。结果表明,经过3a的明渠排水洗盐,大安灌区土壤表层40cm范围内含盐率降到了1%以下,其土壤含盐量已经降到了轻度盐化草甸土土壤含盐量的水平,可以进行水田种植;排水沟距应在100m左右为宜。

基于Hydrus-1D的滴灌土壤水分运移数值模拟

为探索滴灌土壤水分运移、土壤水分再分布及土壤水力特性参数等,利用Hydrus-1D软件对室内有机玻璃箱滴灌条件下土壤水分运动进行了模拟,并对其土壤导水率和土壤水分特征曲线进行了求解和拟合,并利用均方根误差RMSE和决定系数R2进行评价。结果表明Hydrus1-D软件对滴灌条件下土壤水分分布的模拟具有较高的精度,在滴头处实测的土壤含水率和模拟的土壤含水率其RMSE和R2可以达到0.021 6和0.856 2,并对土壤水分特征曲线和扩散率曲线进行了模拟,发现其能较好满足V-G模型和指数函数关系,说明Hydrus1-D软件可普遍用在分析评价土壤水分的有效性,研究土壤水分运动等方面。

脓毒症患者连续性血液净化治疗前后PCT Trx-1D-Lac表达及意义

目的:探讨脓毒症患者连续性血液净化(CBP)治疗前后血清降钙素原(PCT)、硫氧还蛋白-1(Trx-1)、D-乳酸(D-Lac)水平变化,分析其对CBP疗效的预测价值及临床意义。方法:选取2021年1月至2022年12月本院100例脓毒症患者作为观察组,另遵循1∶1配对原则,选取100例健康体检者作为对照组。统计两组血清PCT、Trx-1、D-Lac水平。观察组接受CBP治疗,依据治疗效果分为存活亚组、死亡亚组。比较不同亚组血清PCT、Trx-1、D-Lac水平、急性生理学与慢性健康状况Ⅱ评分(APACHEⅡ)及治疗前后其变化差值。Pearson分析各血清指标水平变化差值与APACHEⅡ评分相关性。采用受试者工作特征曲线(ROC)及曲线下面积(AUC)分析各血清指标水平变化差值对疗效的预测价值。采用卡普兰-迈耶(Kaplan-Meier)分析不同血清表达者28d内生存状况。结果:观察组血清PCT、Trx-1、D-Lac水平高于对照组(P<0.05);治疗1周后,死亡亚组血清PCT、Trx-1、D-Lac水平及APACHEⅡ评分高于存活亚组,且变化差值小于存活亚组(P<0.05);各血清指标水平变化差值与APACHEⅡ评分呈正相关(P<0.05);各血清指标水平变化差值联合预测CBP疗效的AUC分别大于单一指标预测、各血清指标联合预测(P<0.05);PCT、Trx-1、D-Lac水平变化差值高表达者死亡风险分别是低表达的4.828、3.600、2.318倍,且生存率高于低表达者(P<0.05)。结论:脓毒症患者CBP治疗前后血清PCT、Trx-1、D-Lac水平变化可反映病情严重程度,且与28d内生存情况密切相关,联合检测其变化差值对CBP疗效具有一定预测价值。

利用Hydrus-1D模拟分层土壤剖面的水流运动

[目的]研究分层土壤水分运移规律,进行水分运移的数值模拟。[方法]利用Hydrus-1D软件,通过设定不同上下边界条件,进行分层土壤的水分运移模拟。[结果]利用Hydrus-1D软件可以模拟到水分运移中观测点的水头、含水量及土壤上表层流量的随时间的变化规律。[结论]水分运移中的地面边界流量、水头和含水量与降雨量的变化直接相关,科学可靠的气象数据对水分运移的模拟非常重要。

DRAINMOD和HYDRUS-1D模型对水稻控制灌排条件下农田水位的模拟

为研究水稻控制灌排条件下农田水位的变化,根据2017年的水稻测坑种植试验资料,率定DRAINMOD模型和HYDRUS-1D模型参数,以相关系数、平均偏差及纳什效率系数为评价标准,通过比较2018年农田水位模拟值与实测值的吻合程度,分析2种模型模拟稻田干湿交替条件下农田水位的可靠性。结果表明:DRAINMOD模型和HYDRUS-1D模型的模拟结果均能较好地反映农田水位的实际变化情况,模拟值与实测值的相关系数分别为0.778和0.849,平均偏差分别为2.051 cm和1.809 cm,纳什效率系数分别为0.509和0.360,且2个模型模拟结果没有显著差别;DRAINMOD模型和HYDRUS-1D模型均可用于模拟水稻控制灌排条件下农田水位变化,为稻田水分运移研究提供方便可行的方法。

基于Hydrus-1D模型的大安灌区旱田灌溉入渗补给研究

以吉林省大安灌区为研究对象,在野外调查和资料收集的基础上,借助Hydrus-1D模型,模拟分析了旱田(玉米地)灌溉条件下地下水入渗补给过程。结果表明:模拟期间蒸散发动态变化较大,蒸腾量约为蒸发量的2.18倍,玉米生育期内,土壤水分蒸腾损失约占蒸散发消耗的79.74%,蒸散发在作物生长旺季以蒸腾为主,其它时段则以蒸发为主;旱田灌溉条件下,降水灌溉大量入渗形成土壤水,土壤水与地下水发生双向的、动态的水量频繁交换,模拟中地下水入渗补给量约为33.63 mm,入渗比为5.21%,其与研究区细密的包气带介质岩性有关。研究成果可为进一步开展旱田灌溉合理方案的制定提供科学依据。