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基于全耦合的地表水土壤水运动与溶质运移数值模拟

A Fully Coupled Numerical Simulation of Water Movement and Solute Transport in Surface and Soil

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为探究降水条件下水分与溶质在地表和土壤中的运动规律,分别采用二维扩散波方程和传统的三维Richards方程描述地面径流和土壤水分运动,选用双层结点法对两者进行耦合,根据达西定律和地表与土壤水中的溶质浓度,计算地面径流和土壤水分的溶质交换量,从而构建地表水土壤水运动与溶质运移全耦合数值模型.选取已发表文献中的物理模型实验进行数值模拟,算例1和算例2中地表径流数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差分别小于14.8%和21.5%,均方根误差分别小于0.147 cm2/s和0.833 cm2/s;算例2中径流硝态氮浓度的数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差小于24.7%,均方根误差小于1.334 mg/L.物理实验和数值模拟所得地表径流量和溶质浓度数据的对比分析验证了模型的合理性和准确度.研究结果可为地表水土壤水水分运动与溶质运移耦合分析提供理论支持.

surface runoffsoil moisturenitrate nitrogensolute transportnumerical simulationfully coupled

鲁舒心、万愉快、孙伯颜、农睿、朱磊

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宁夏大学土木与水利工程学院,银川 750021

宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室,银川 750021

地表径流 土壤水分 硝态氮 溶质运移 数值模拟 全耦合

国家自然科学基金宁夏回族自治区自然科学基金宁夏回族自治区自然科学基金

518791342020BEB040042021AAC03091

2023

10.12396/jsgg.2022390

节水灌溉
中国国家灌溉排水委员会,中国灌溉排水发展中心,武汉大学,国家节水灌溉北京工程技术研究中心

节水灌溉

CSTPCD北大核心
影响因子：0.674
ISSN：1007-4929
年,卷(期)：2023.(8)
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