地下水浅埋干旱灌区水转化多过程模拟与调控研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51209204
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0902.农业水利与农村水利
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Quantitative simulation of hydrology and crop growth processes is very important and significant for the reasonable management of agricultural activities and water resources in arid irrigation districts. In this study, the Yonglian Irrigation System of Hetao Irrigtion District is selected as a typical study area with shallow water table conditions. The observation experiment related to hydrologic process and crop growth is applied, the purpose of which is to explore and clarify the temporal and spatial dynamics of soil water and groundwater and their impact factors. Then a full-coupled model for simulating the processes of soil water and salt transport, groundwater flow and crop growth is to be developed for arid irrigation districts with shallow water tables. We first focus on establishing the coupling mode in time and space between soil water and groundwater systems as well as solving their interface interaction. Then the coupled model, named MODSGC, is to be developed on the basis of coupling vertically one-dimensional soil water and solute transport model, three-dimensional groundwater flow model and crop growth model. At first, the typical lab experiments, which is related to variably saturated water flow in previous studies, is chosen to test MODSGC model. After that, several numerical experiments of variably saturated flow is constructed both using MODSGC model and some other maturity variably saturated flow models, which is used for further verifying the applicability of MODSGC. Meanwhile, the parameter sensitivity analysis is also required to be done for assisting in model calibration. Then we applied the MODSGC model to simulate the regional hydrology and crop growth processes in typical study area of Hetao Irrigation District, based on the data from our observation experiment and previous surveys. This could further validate the applicability of the developed MODSGC model in practical regional modeling. Finally, the response of soil water and groundwater dynamics as well as crop growth to different water-saving practices is evaluated in time and space, using the calibrated and validated MODSGC model. In summary, this research could promote the researches on simulation method of water cycle in irrigation districts. Meanwhile, it can also provide an efficient tool for assisting in development of agricultural water management strategies for arid irrigation districts with shallow water tables.
合理定量描述灌区水资源转化及作物生长过程,对于干旱灌区农业节水与水资源高效利用具有重要意义。本研究拟选取典型地下水浅埋干旱灌区-内蒙河套灌区作为研究对象,开展典型区(永联试验区)水文与作物生长的定位观测试验与资料收集,分析典型区土壤水盐与地下水时空动态规律及影响因子;发展灌区尺度土壤水-地下水耦合模拟中边界耦合与时空尺度耦合处理方法,以建立基于动力学机制的、适用于地下水浅埋干旱灌区的土壤水-地下水-作物生长耦合模型-MODSGC;基于变饱和流经典试验、数值试验及参数敏感性分析,验证耦合模型算法的正确性、稳定性及模型效率;建立典型区MODSGC模型,开展耦合模型在实际灌区模拟中的适用性研究,并基于率定后模型进行典型区水转化过程对农业节水响应的情景模拟与分析。研究成果将是对灌区水转化机制与定量模拟研究的重要补充,同时可为地下水浅埋干旱灌区制定合理的农业节水措施提供有效的决策支持工具。

结项摘要

合理定量描述灌区水转化及作物生长多过程,对于干旱灌区农业节水与水资源高效利用具有重要意义。本研究以我国西北典型干旱灌区为研究对象,围绕水转化关键环节及农业用水中存在的现实问题,开展了基于野外试验观测与动力学模型的农业水文过程模拟方法与应用研究。主要的研究内容和取得的成果如下:(1)发展了适用于农田及灌区尺度的农业水文模型SWAP-EPIC,结合观测试验数据在宁蒙河套灌区和黑河中游灌区进行了模型测试与应用,量化了复杂农田水文过程及其对农业节水的响应;(2)通过SWAP-EPIC的节水情景分析,提出了河套灌区春小麦生育期适宜埋深控制范围1.0-1.5m,通过改善渠系配水合理性可有效提高黑河中游灌区农业用水效率,并估算了灌区可能的最大节水比例约15%;(3)建立了基于LH-OAT和MGA的农业水文模型参数全局敏感性分析与参数优化方法,应用春小麦试验数据进行了模拟测试,表明该方法可有效的提高模型率定效率;(4)构建了灌区尺度土壤水—地下水耦合模拟中边界耦合与时空尺度耦合的处理方法,进一步建立了基于动力学机制的、适用于地下水浅埋干旱灌区的土壤水-地下水-作物生长耦合模型—MODSWAP,通过室内试验及实际灌区的应用测试检验了模型的适用性。上述研究成果将是对灌区水转化机制与定量模拟研究的重要补充,同时可为地下水浅埋干旱灌区制定合理的农业节水措施提供有效的辅助工具。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Assessment of irrigation performance and water productivity in irrigated areas of the middle Heihe River basin using a distributed agro-hydrological model
分布式农业水文模型评价黑河流域中游灌区灌溉绩效和水分生产率
  • DOI:
    10.1016/j.agwat.2014.08.003
  • 发表时间:
    2015-01-01
  • 期刊:
    AGRICULTURAL WATER MANAGEMENT
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Jiang, Yao;Xu, Xu;Huang, Guanhua
  • 通讯作者:
    Huang, Guanhua
河套灌区土壤水盐和作物生长的HYDRUS-EPIC模型分布式模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐旭;任东阳;黄权中;黄冠华
  • 通讯作者:
    黄冠华
Modeling and assessing field irrigation water use in a canal system of Hetao, upper Yellow River basin: Application to maize, sunflower and watermelon
黄河流域上游河套运河系统田间灌溉用水建模与评估:在玉米、向日葵和西瓜中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.jhydrol.2015.11.040
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Hydrology
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Ren DY;Xu X;Hao YY;Huang GH
  • 通讯作者:
    Huang GH
农田水盐运移与作物生长模型耦合及验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐旭;黄冠华;黄权中
  • 通讯作者:
    黄权中

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其他文献

DOA estimation for wideband signals based on sparse signal reconstruction using prolate spheroidal wave functions
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  • 期刊:
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    4.4
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    徐旭
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    徐旭
水基碳纳米管悬浮液的淬火沸腾特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 作者:
    徐旭;俞自涛;洪荣华;胡亚才
  • 通讯作者:
    胡亚才
水基氧化石墨烯悬浮液的等温结晶过程与过冷度实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    能源工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚晓莉;易思阳;曾轶;范利武;徐旭;俞自涛;胡亚才
  • 通讯作者:
    胡亚才

其他文献

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徐旭的其他基金

变化环境下干旱灌区农业-生态水文过程模拟及应用效能提升研究
  • 批准号:
    52379053
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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    2020
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    120 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
地下水浅埋干旱灌区农业节水的水文生态效应及优化调控研究
  • 批准号:
    51679235
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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