《Hydrus软件应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Hydrus软件应用.ppt（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、HYDRUS模型介绍与实例演练 报告人 易 军 导 师 邵明安 研究员 赵 英 副教授 报告提纲 模型的概念 Hydrus模型的基本结构 Hydrus 1D 模拟农田水分运动实例 Hydrus 1D 3D模拟坡面水分运动实例 模型的概念 研究对象为原型 客观存在性 模型是研究对象的替代物 是客观存在的 简化 抽象和类比表示 物理模型 数学模型 实实物模型 物理模型 以模型和原型之间的物理相似性 或几何相似性为基础 渗流研究 原型 山坡 物理模型 土槽 数学模型 以模型和原型之间在数学形式 上的相似为基础 渗流研究 数学模型 Hydrus 2D模型 原型 山坡 为何使用模型 减少精力 金钱的花费
2、 更加直观的了解整个系统的状态和过程 更强的可控性和目的性 模型的缺陷 与真实情况有一些差异 很难完全的代表实际情 况 数学模型模拟的过程 选着合适的研究对象进行模拟 构建模型 输入控制方程 边界条 件 初始条件以及其它需要的数据 信息 得到需要的输出 对比模型输出结果和实际测定结果 参数调整和优化 拿另一段时间的实测数据进行检验 正向模拟拟 Predict 逆向拟拟合 Inverse 检验检验 HYDRUS模型的基本结构 控制方程 水 热 溶质运移方程 边界条件 第一类 第二类 输入 初始值 剖面理化参数等 输出 不同时间 不同位置的水 热 溶质信 息 参数优化结果等 System Blac
3、k BoxInput Output 控制方程 边界条件 泛定方程 定解条件 解方 程的 必须 要素 以Hydrus1D为例 控制方程的选择 边界条件的选择 Dirichlet 边边界条件 Neumann 边边界条件 直接给出含水量 溶质浓度 温度在 边界上随时间变 化的值 直接给出水 溶质 温度在边界上随 时间变 化的通量 非 系 统 依 耐 性 边 界 系 统 依 耐 性 边 界 特殊梯度 边边界条件 输入信息 需要准备的数据资料 土壤水力参数 边界条件需要的数据剖面结构和初始条件 时间信息空间信息 根系生长长 叶面积积指 数 株高等其它数据 输出结果 观测点信息剖面信息通量信息 土壤水力学
4、特性信息运算时间信息物质平衡信息 实例1 农田水分的1D模拟 模拟玉米生育期农田水分动态 剖面基本信息 土壤水力参数 蒸散发数据 初始含水量 4个深度的实测水分数据 模拟拟 拟拟合 调调参 依据以上信息开展模型模拟 结果 正向模拟 为为什么模型得到的输输出和实测实测 相差这这么大 需要调调整模型输输入 调参结果1 调参结果n 调调参结结果可以继续进继续进 行 以获获取更好的结结果 对模拟结果的定量判断标准 误差 Difference 偏差 Bias 均方根 MSE Mean square error 绝对误差 MAE Mean absolute error RRMSE RMAE EF Corr
5、elation coefficient Willmott D index 等 实例2 Hydrus 1D 3D模拟坡面水分运动 Shale Hills 1D 2D 3D 垂直剖面 2维坡面 3维坡面 1D 2D 3D 点 面 立体 现有数据信息 坡面长度 高度 土壤在坡面的大致分布 土壤中有大量的页岩风化残留物 气象数据 有树木生长 地表有落叶覆盖 从上坡到下坡4个位点共18个深度的土壤水 分监测数据和质地 石头和有机质含量 缺少数据信息 根系分布 蒸散发实测数据 下边界 落 叶分布 降雨截留时空分布 土壤水力参 数等 依据以上信息开展模型模拟 5 years 1D 2D VG and DL
6、Model Stony and non stony 2D 土壤水 热 溶质运移模拟成功的必要条件 对研究对象的水热溶质运移的基本过程有很好 的感性和理性认知 合理的研究对象 控制方程 边界条件 优质的监测数据 符合实际的参数 坚实的土壤物理学基础知识 借助Hydrus软件可进行的工作 在常规分析的基础上借助于模型模拟得到细化 的过程 散点 连续过程 通过模型设定各种情形 单独比较不同因子 土壤类型 分布 地下水位等 对水热溶质运移 过程的影响 现实很难实现 实验设计前期利用模型进行初步模拟 保证实 验设计的合理性 减少不必要投入 Hydrus可用之处处非常多 根据各自实际实际 研究寻寻找结结合 点 借助模型模拟的一些个人看法 对研究对象进行的各种实际监测研究工作是最 基础 最重要的工作 对研究对象的认知水平 对模拟工作有很大的影响 模型不是万能的 但却可以更好的提升研究工 作的质量 大大的充实和完善研究工作 各种模拟得到的结果必须是符合实际的 必须 经得起实测数据的检验 土壤物理学等相关学科的基础知识储备是非常 重要也是非常必须的 谢谢谢谢 欢欢迎各位批评评指正
