核磁共振移动扫描探测含水隐患的数值模拟与分析

核磁共振方法作为一种直接探测水的地球物理技术,目前在堤坝等涉水工程隐患探测上多有应用。为提高探测效率以及结果的准确性,提出移动扫描的探测方法,并对其主要技术问题开展数值分析研究。通过数值模拟分析在不同的线圈组合、含水模型下信号响应随接收线圈位置移动的变化关系;同时,提出基于有效含水率的相似性评价的方法,对比不同相对位置探测反演结果与原模型的相似度。数值分析表明,采用移动扫描的方法对含水隐患位置进行探测,接收线圈位于发射线圈中间一定区域内能够获得较稳定的信号响应,并且该特征不受发射线圈、接收线圈和地下含水模型变化的影响;接收线圈在此范围内获得响应信号的反演结果相似度较高。

施肥对热带砖红壤胶林土壤水分特征曲线的影响及模型优选

[目的]探明热带橡胶林施肥措施对土壤持水能力及孔隙特征的影响,并优选描述砖红壤胶林土壤水分特征曲线的模拟模型。[方法]采用沙箱排水法结合压力膜仪法测定砖红壤橡胶林5种施肥处理(有机肥混施化肥(H)、施化肥(C)、种植绿肥(G)、施专用肥(S)及不施肥(CK))的全吸力段土壤水分特征曲线,应用Brooks-Corey(BC)、van Genuchten(VG)、Gardner和Log-Normal Distribution(LND)4种经验模型拟合,分析了不同模型的适用性及拟合精度。[结果]0—5 cm土层,在低吸力段(pF≤3.01)C处理降幅最大(0.44 cm^(3)/cm^(3));在高吸力阶段(3.01<pF≤4.18)的降幅整体偏小,H处理的降幅最大(0.05 cm^(3)/cm^(3))。5—10 cm土层,在低吸力段C处理的下降幅度最大(0.52 cm^(3)/cm^(3)),高吸力段C处理的降幅最大(0.03 cm^(3)/cm^(3))。在0—5 cm土层中,CK处理的土壤有效含水率最大(0.19 cm^(3)/cm^(3))。在5—10 cm土层中,C处理的土壤有效含水率最大(0.11 cm^(3)/cm^(3))。0—5 cm土层,CK处理的土壤空隙占比(5.2%)和大孔隙占比(0.8%)最小,中等孔隙占比(48.7%)最高。5—10 cm土层中,C处理的土壤空隙和大孔隙的占比均最小。BC,VG,Gardner和LND 4种模型均可用来拟合砖红壤胶林不同施肥处理的土壤水分特征曲线(R 2≥0.84),不同模型的拟合精度由大到小依次为:BC,VG,LND和Gardner模型。[结论]0—5 cm土层不同施肥处理中CK处理是最优施肥管理方式,5—10 cm土层所有施肥处理中C处理是最优施肥管理方式。同时,BC模型是拟合研究区内不同施肥处理土壤水分特征曲线是最优模型。

冬小麦物候期对土壤水分胁迫的响应机制与模拟

作物模型在农业生产管理和决策中发挥着重要作用,而物候期模拟是作物模型正确模拟作物生长发育和产量形成过程的基础。作物模型模拟物候发育的常用算法一般是基于积温的计算,同时也考虑光周期和春化作用的影响,但是水分胁迫对物候发育的次级影响却较少被考虑在内。该研究以连续2季(2013-2014和2014-2015)的遮雨棚下土柱试验和连续3季(2012-2013、2013-2014和2014-2015)的遮雨棚下大田试验数据和前人研究成果为基础提出了冬小麦物候期对水分胁迫的响应机制理论假设,并以土壤相对有效含水率为水分胁迫指标校正冬小麦物候期水分胁迫响应函数。该研究以2014-2015生长季土柱试验各处理试验数据来建立冬小麦物候期水分胁迫响应函数,确定发育加速点A、发育减速点D和发育停止点S所对应的相对有效含水率值分别为0.30、0.10和0。结果发现拔节期和开花期模拟值和观测值之间的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.8和1.7 d,绝对相对误差(absolute relative error,ARE)分别低于0.68%和2.09%。然后用2013-2014生长季土柱试验各处理数据进行验证,结果发现拔节期和开花期模拟值和观测值之间的RMSE分别约为0.9和1.1 d,ARE分别在1.37%和1.68%以下。最后再用3年独立大田试验数据对上述修正后的冬小麦物候期算法进行验证,结果发现开花期和成熟期的模拟值与观测值之间的RMSE分别约为2.4和2.0 d,ARE分别低于4.21%和2.67%;与DSSAT-CERES-Wheat模型的模拟结果进行比较,发现修正算法能反映出水分胁迫对冬小麦物候期造成的差异(有提前也有推迟),而DSSAT-CERES-Wheat模型无法体现这种差异,且开花期和成熟期的模拟值与观测值之间的RMSE分别约为4.0和5.5 d,误差最大分别为8和6 d。这表明校正后的冬小麦物候期算法模拟精度得到了较大提高,能在一定程度上描述和量化水分胁迫对冬小麦物候期的影响机制,可用来模拟不同水分胁迫条件下不同品种冬小麦的物候期。

混合型缓冲回填材料抗剪强度特性研究

高放废物深地质处置中,缓冲回填材料的抗剪性能对处置库的安全设计、施工及运营有重要的影响。本文从工程应用的角度出发,测试不同掺砂率时膨润土-砂混合物标准击实样在最优含水率条件下的抗剪强度指标。研究结果表明:随着掺砂率的增大,膨润土-砂混合物的抗剪强度指标略有下降;纯膨润土的抗剪强度指标随着干密度的增大而增大,随着含水率的增大而减小。通过测试和分析不同干密度和含水率时纯膨润土的抗剪强度指标,引入有效粘土密度和有效含水率的概念,对最优含水率条件下不同标准击实样的抗剪强度指标进行分析。

风化店油田水淹层定量评价方法研究

本文以风化店油田作为研究对象,主要探讨了基于测井敏感参数的图版法以及含水率与驱油效率相结合的方法定量判别水淹级别,对不同水淹级别储层所对应的驱油效率在图中的分布进行聚类分析,制订了评价标准,实现了水淹级别的定量判断。

华北落叶松冠层平均气孔导度模拟及其对环境因子的响应

冠层气孔导度是生态水文学研究中的一个重要参数,研究其对环境因子的响应,能为建立机理性的森林蒸腾模型提供理论依据。本文利用热扩散探针,于2005年5—9月,测定了六盘山叠叠沟小流域华北落叶松人工林树干液流及其同步的环境因子,计算了林分冠层平均气孔导度(gc)并构建了Jarvis形式的冠层平均气孔导度模型,分析了gc对光合有效辐射(PAR)、空气水汽压亏缺(DVP)和土壤相对有效含水率(REW)的响应。结果表明:该模型能有效地计算gc的日变化特征,计算与观测的gc决定系数R2为0.76(n=952)。gc对各环境因子有不同响应关系,并表现为非线性特征。其中PAR是gc的驱动因子,当PAR<0.35mmol·m-2·s-1时驱动作用明显,大于此值则驱动作用变小;DVP是gc的限制因子,随着DVP的增加gc降低;REW=41%是gc对土壤水分响应的一个关键阈值,当REW>41%时,土壤水分对gc的影响较小,当REW<41%时,土壤水分则成为gc的限制因子。