Войти
 Скриншот вкладки ввода | |
| Разработчик (и) | Институт мелиорации и улучшения земель (ILRI) |
|---|---|
| Написано на | Delphi |
| Операционная система | Microsoft Windows |
| Доступно на | английском |
| Типе | Статистическое программное обеспечение |
| Лицензия | Собственное Бесплатная |
| Веб-сайт | SahysMod |
SahysMod - это компьютерная программа для прогнозирования солености влажности почвы, грунтовых вод и дренажных вод, глубины водный слой и сток на орошаемых сельскохозяйственных землях с использованием различных гидрогеологических и водоносных горизонтов условий, меняющихся варианты управления водными ресурсами, включая использование грунтовых вод для орошения, и несколько графиков севооборота, в соответствии с которыми пространственные вариации учитываются через сеть многоугольников..
Ссылки на приложения:
Существует потребность в компьютерной программе, с которой проще работать и которая требует более простых данных структура, чем большинство доступных в настоящее время моделей. Поэтому программа SahysMod была разработана с учетом относительной простоты работы, чтобы облегчить использование полевыми техниками, инженерами и проектировщиками вместо специализированных геогидрологов.. Она нацелена на использование исходных данных, которые общедоступны, могут быть оценены с разумной точностью или могут быть относительно легко измерены. Хотя расчеты производятся численно и должны повторяться много раз, окончательные результаты можно проверить вручную, используя формулы, приведенные в этом руководстве.
Цель SahysMod состоит в том, чтобы спрогнозировать долгосрочную гидро- соленость с точки зрения общих тенденций, а не прийти к точным прогнозам того, как, например, ситуация будет первого апреля через десять лет.. Кроме того, SahysMod дает возможность повторного использования дренажа и скважины воды (например, для орошения ), и он может учитывать реакцию фермеров на заболачивание, засоление почвы, нехватку воды и перекачку из водоносный горизонт. Также он предлагает возможность внедрения систем подземного дренажа на различной глубине и с различной мощностью, чтобы их можно было оптимизировать. Другие возможности SahysMod описаны в следующем разделе.
Пример водоносного горизонта Модель вычисляет уровни грунтовых вод, а также входящие и исходящие потоки грунтовых вод между полигонами путем численного решения известного уравнения Буссинеска. Уровни и потоки взаимно влияют друг на друга. Ситуация с грунтовыми водами дополнительно определяется вертикальным пополнением подземных вод, которое рассчитывается на основе агрономического водного баланса. Они снова зависят от уровней грунтовых вод.
. При наличии полузамкнутых водоносных горизонтов сопротивление вертикальному потоку в медленно проницаемом верхнем слое и избыточное давление в водоносном горизонте, если любые, принимаются во внимание.
Гидравлические граничные условия задаются как гидравлические напоры во внешних узлах в сочетании с гидравлической проводимостью между внутренними и внешними узлами. Если кто-то желает наложить нулевое условие потока на внешних узлах, проводимость можно установить равной нулю.
Далее, водоносный горизонт условия потока могут быть заданы для внутренних узлов. Они требуются, когда геологический разлом присутствует на дне водоносного горизонта или когда поток происходит между основным водоносным горизонтом и более глубоким водоносным горизонтом, разделенным полуограниченным слоем.
Глубина уровня грунтовых вод, количество осадков и концентрации солей в более глубоких слоях предполагаются одинаковыми по всему многоугольнику. Другие параметры могут быть в пределах полигонов в зависимости от типа культур и графика севооборота.
Модель основана на сезонных входных данных и возвращает сезонные выходные данные. Количество сезонов в году можно выбрать от минимум одного до максимум четырех. Можно выделить, например, засушливые, влажные, холодные, жаркие, поливные паровые сезоны. Причины отказа от использования меньших периодов ввода / вывода:
Многие факторы водного баланса зависят от уровня уровня грунтовых вод, который опять же зависит от некоторых факторов водного баланса. Из-за этих взаимных влияний в течение сезона могут происходить нелинейные изменения. Следовательно, компьютерная программа выполняет ежедневные вычисления. Для этого сезонные коэффициенты водного баланса, указанные вместе с входом, автоматически приводятся к дневным значениям. Рассчитанные сезонные коэффициенты водного баланса, представленные в выходных данных, получены путем суммирования суточных расчетных значений. Уровни подземных вод и засоление почвы (переменные состояния ) в конце сезона определяются путем суммирования ежедневных изменений запасов воды и соли.
В некоторых случаях программа может обнаружить, что временной шаг должен быть меньше 1 дня для большей точности. Необходимые настройки производятся автоматически.
Полигональная сеть Модель допускает максимум 240 внутренних и 120 внешних полигонов с минимум 3 и максимум 6 сторон каждая. Подразделение площади на многоугольники по узловым точкам с известными координатами должно регулироваться характеристиками распределения посевов, орошения, характеристики дренажа и подземных вод на исследуемой территории.
Узлы должны быть пронумерованы, что можно сделать по желанию. Индекс указывает, является ли узел внутренним или внешним. Узлы могут быть добавлены и удалены по желанию или изменены с внутренних на внешние или наоборот. Другой индекс указывает, имеют ли внутренние узлы неограниченный или полуограниченный водоносный горизонт. Это также можно изменить по желанию.
Узловые сетевые отношения должны быть заданы с указанием номеров соседних многоугольников каждого узла. Затем программа вычисляет площадь поверхности каждого многоугольника, расстояние между узлами и длину сторон между ними, используя принцип Тиссена.
Гидравлическая проводимость может варьироваться для каждой стороны многоугольника.
Глубина уровня грунтовых вод, осадки и концентрации соли в более глубоких слоях предполагаются одинаковыми по всему полигону.. Остальные параметры могут находиться в пределах полигонов в зависимости от типа культур и графика севооборота.
Компоненты SahysMod В методе в качестве входных данных используются сезонные компоненты водного баланса. Они связаны с поверхностной гидрологией (например, осадки, потенциальное испарение, орошение, использование дренажной и колодезной воды для орошения, сток ) и гидрологии водоносного горизонта (например, откачка из скважин ). Другие компоненты водного баланса (например, фактическое испарение, нисходящая просачивание, восходящее капиллярное поднятие, подземный дренаж, поток подземных вод ) представлены как выходные данные.
Количество дренажной воды на выходе определяется двумя факторами интенсивности дренажа для дренажа выше и ниже уровня дренажа соответственно (указывается во входных данных) и высотой уровня грунтовых вод над заданным дренажем. уровень. Эта высота является результатом вычисленного водного баланса. Кроме того, может применяться коэффициент уменьшения дренажа для моделирования ограниченной работы дренажной системы. Варьирование коэффициентов интенсивности дренажа и коэффициента уменьшения дренажа дает возможность имитировать влияние различных вариантов дренажа.
Для обеспечения точности вычислений расхода грунтовых вод (раздел 2.8), фактического испарения и капиллярного подъема компьютерные расчеты выполняются ежедневно. Для этого сезонные гидрологические данные делятся на количество дней в сезоне для получения суточных значений. Ежедневные значения добавляются для получения сезонных значений.
Входные данные по поливу, испарению и поверхностному стоку должны быть указаны за сезон для трех видов сельскохозяйственных приемов, которые могут быть выбраны по усмотрению пользователя. :
Орошаемые земли Группы, выраженные в долях от общей площади, могут состоять из комбинаций культур или только одного вида культур. Например, в качестве культур типа A можно указать слабо орошаемые культуры, а в качестве типа B - более интенсивно орошаемые, такие как сахарный тростник и рис. Но можно также принять A как рис и B как сахарный тростник, или, возможно, деревья и фруктовые сады. Культуры A, B и / или U можно собирать по-разному в разные сезоны, например, A = пшеница плюс ячмень зимой и A = кукуруза летом, B = овощи зимой и B = хлопок. летом. Неорошаемые земли могут быть указаны двумя способами: (1) как U = 1 − A − B и (2) как A и / или B с нулевым орошением. Также можно составить комбинацию.
Кроме того, должна быть дана спецификация сезонной ротации различных землепользований по всей площади, например полное вращение, полное отсутствие вращения или неполное вращение. Это происходит с индексом вращения. Ротации производятся по сезонам в течение года. Чтобы получить ротации по годам, рекомендуется вводить годовые изменения внесения, как описано
Когда доля A1, B1 и / или U1 отличается от доли A2, B2 и / или U2 в другом сезоне, потому что орошение При смене режима в разные сезоны программа обнаружит, что происходит определенная ротация. Если кто-то хочет этого избежать, можно указать одни и те же фракции для всех сезонов (A2 = A1, B2 = B1, U2 = U1), но урожай и количество поливов могут быть разными и, возможно, потребуется пропорциональная корректировка. Можно даже указать орошаемые земли (A или B) с нулевым орошением, что аналогично неорошаемым землям (U).
График севооборота сильно различается в разных частях мира. Творческие комбинации долей площадей, индексов севооборота, количества орошения и изменения ежегодных затрат могут приспособить многие типы сельскохозяйственных методов.
Вариация долей площадей и / или графика севооборота дает возможность моделировать влияние различных методов ведения сельского хозяйства на водно-солевой баланс.
SahysMod принимает четыре разных резервуара, три из которых находятся в профиле почвы:
Верхний резервуар почвы определяется глубиной почвы, из которой вода может испаряться или поглощаться корнями растений. Его можно принять равным корневой зоне. Он может быть насыщенным, ненасыщенным или частично насыщенным, в зависимости от водного баланса. Все движения воды в этой зоне вертикальные, вверх или вниз, в зависимости от водного баланса. (В будущей версии Sahysmod верхний пласт почвы может быть разделен на две равные части для выявления тенденции вертикального распределения засоленности.)
Переходная зона также может быть насыщенной, ненасыщенной или частично насыщенной. Все потоки в этой зоне горизонтальные, кроме потока в подземные дрены, который является радиальным. Если имеется система горизонтального подземного дренажа, ее необходимо разместить в переходной зоне, которая затем делится на две части: верхняя переходная зона (выше уровня дренажа) и нижняя переходная зона (ниже уровня дренажа).
Если желательно различать верхнюю и нижнюю часть переходной зоны при отсутствии системы подземного дренажа, можно указать во входных данных дренажную систему с нулевой интенсивностью.
Водоносный горизонт имеет в основном горизонтальный поток. Перекачиваемые скважины, если они есть, получают воду только из водоносного горизонта. Расход в водоносном горизонте определяется в зависимости от пространственно меняющейся глубины водоносного горизонта, уровней грунтовых вод и гидравлической проводимости.
SahysMod позволяет вводить фреатические (неограниченные ) и полу- замкнутые водоносные горизонты. Последний может создавать повышенное или пониженное гидравлическое давление ниже медленно проницаемого верхнего слоя (аквитард ).
Коэффициенты притока и оттока воды в почвенные резервуары и из них, необходимые для определения водного баланса Сельскохозяйственные водные балансы рассчитываются для каждого почвенного резервуара отдельно как показано в статье Гидрология (сельское хозяйство). Избыточная вода, покидающая один резервуар, превращается в поступающую воду для следующего резервуара. Этим трем почвенным резервуарам могут быть присвоены разные толщины и коэффициенты накопления, которые будут использоваться в качестве исходных данных. Когда в конкретной ситуации переходная зона или водоносный горизонт отсутствуют, им должна быть придана минимальная толщина 0,1 м.
Глубина уровня грунтовых вод в конце предыдущего временного шага, рассчитанная из водных балансов, предполагается одинаковой в каждом многоугольник. Если это предположение неприемлемо, область необходимо разделить на большее количество полигонов.
При определенных условиях высота уровня грунтовых вод влияет на составляющие водного баланса. Например, подъем уровня грунтовых вод по направлению к поверхности почвы может привести к увеличению капиллярного подъема, фактическому испарению и подземному дренажу или уменьшению потерь на просачивание. Это, в свою очередь, приводит к изменению водного баланса, что снова влияет на высоту уровня грунтовых вод и т. Д. Эта цепочка реакций является одной из причин, почему Sahysmod был разработан в компьютерную программу, в котором вычисления выполняются изо дня в день для учета цепочки реакций с достаточной степенью точности.
Параметры системы горизонтального подземного дренажа Подземный дренаж может осуществляться через дренажные системы или откачиваемые скважины.
Подземные дрены, если они есть, характеризуются глубиной дренажа и дренажной способностью. Дрены расположены в переходной зоне. Устройство подземного дренажа может применяться как в естественных, так и в искусственных дренажных системах. Функционирование системы искусственного дренажа можно регулировать с помощью коэффициента регулирования дренажа.
Устанавливая дренажную систему с нулевой пропускной способностью, вы получаете возможность иметь раздельные водно-солевые балансы на переходе выше и ниже уровня дренажа.
Прокачиваемые скважины, если таковые имеются, расположены в водоносном горизонте. Их функционирование характеризуется скважиной сбросом.
Дренажная и скважинная вода может использоваться для орошения посредством коэффициента (повторного) использования. Это может повлиять на водный и солевой баланс, а также на эффективность или достаточность орошения.
Графический пример трендов засоленности почвы в переходной зоне солевые балансы рассчитываются для каждого почвенного резервуара отдельно. Они основаны на их водном балансе с использованием концентраций солей в входящей и исходящей воде. Некоторые концентрации должны быть представлены в качестве входных данных, например, начальные концентрации солей в воде в различных почвенных резервуарах, в оросительной воде и в поступающих грунтовых водах в водоносный горизонт. Концентрации выражены в единицах электропроводности (ЕС в дСм / м). Когда концентрации известны в г соли / л воды, можно использовать практическое правило: 1 г / л ->1,7 дСм / м. Обычно концентрация солей в почве выражается в ECe, электропроводности экстракта насыщенной почвенной пасты. В Sahysmod концентрация соли выражается как ЕС влажности почвы при насыщении в полевых условиях. Как правило, можно использовать коэффициент пересчета EC: ECe = 2: 1. Используемые принципы соответствуют принципам, описанным в статье контроль засоления почвы.
Концентрация солей в исходящей воде (либо из одного резервуара в другие или подземный дренаж) рассчитываются на основе солевых балансов с использованием различных значений эффективности выщелачивания или смешения солей, которые должны быть предоставлены с входными данными. Эффекты различной эффективности выщелачивания можно моделировать, варьируя их входное значение.
Если для орошения используется дренажная или колодезная вода, метод вычисляет концентрацию соли в смешанной оросительной воде с течением времени и последующее влияние на соленость почвы и грунтовых вод, что опять же влияет на содержание соли. концентрация дренажной и колодезной воды. Изменяя долю использованной дренажной или колодезной воды (через вход), можно моделировать долгосрочное влияние различных фракций.
растворение твердых почвенных минералов или химическое осаждение малорастворимых солей не включается в метод расчета. Однако, но до некоторой степени, это можно учесть с помощью входных данных, например увеличение или уменьшение концентрации солей в оросительной воде или поступающей воде в водоносном горизонте. В будущей версии возможно введение осаждения гипса.
При необходимости ответы фермеров на заболачивание и засоление почвы могут быть учтены автоматически. Метод может постепенно уменьшаться:
Реакция фермеров влияет на водный и солевой баланс, что, в свою очередь, замедляет процесс заболачивания и засоления. В конечном итоге возникнет новая ситуация равновесия.
Пользователь также может представить ответы фермеров, вручную изменив соответствующие входные данные. Возможно, будет полезно сначала изучить автоматические ответы фермеров и их влияние, а затем решить, какие ответы фермеров будут видны пользователю.
Программа работает либо с фиксированными входными данными в течение количества лет, определенного пользователем. Эта опция может использоваться для прогнозирования будущего развития на основе долгосрочных средних входных значений, например осадков, так как будет трудно ежегодно оценивать будущие значения исходных данных.
Программа также предлагает возможность отслеживать исторические записи с ежегодно изменяющимися входными значениями (например, количество осадков, орошение, севообороты), расчеты должны производиться из года в год. Если выбрана эта возможность, программа создает файл передачи, в котором конечные условия предыдущего года (например, уровень грунтовых вод и соленость) автоматически используются в качестве начальных условий для последующего периода. Это средство также позволяет использовать различные сгенерированные последовательности осадков, выбранные случайным образом из известного распределения вероятности дождя, и получать стохастическое предсказание результирующих выходных параметров.
Некоторые входные параметры не должны изменяться, такие как узловые сетевые отношения, система геометрия, толщина слоев почвы и общая пористость, в противном случае нелогично скачки происходят в водном и солевом балансах. Эти параметры также хранятся в файле передачи, так что любое недопустимое изменение отменяется данными передачи. В некоторых случаях неправильных изменений программа останавливается и просит пользователя скорректировать ввод.
Капиллярный рост во времени 
Кумулятивное частотное распределение засоленности почвы 
Пример полигонального картирования с использованием глубины водного стола Выходные данные приведены для каждого сезона любого года в течение любое количество лет, указанное во входных данных. Выходные данные включают гидрологические аспекты и аспекты засоления.. Так как засоленность почвы сильно варьируется от места к месту (рисунок слева), SahysMod включает в выходные данные частотные распределения. Рисунок был сделан с помощью программы CumFreq [6].. Выходные данные представлены в виде таблиц, которые можно просматривать напрямую через пользовательское меню, которое вызывает выбранные группы данных либо для определенный многоугольник с течением времени или для определенного сезона по многоугольникам.. Модель включает средства отображения выходных данных. Также в программе есть возможность сохранять выбранные данные в формате электронной таблицы для дальнейшего анализа и импорта в программу GIS.. Разные пользователи могут захотеть установить разные причинно-следственные связи. Программа предлагает только ограниченное количество стандартных графиков, так как невозможно предвидеть все возможные варианты использования. Это причина, по которой была создана возможность для дальнейшего анализа с помощью программ электронных таблиц.. Хотя для вычислений требуется много итераций, все конечные результаты можно проверить вручную с помощью уравнений представлен в руководстве.
