课程大纲

课程大纲

多尺度水与物质运移&模拟

课程编码:0903Z1M05001H 英文名称:Water and Solute Tranport & Modeling in Multi-scale 课时:40 学分:2.00 课程属性:专业普及课 主讲教师:王仕琴等

教学目的要求
学习和掌握与农业相关的水与物质循环过程和模拟的基本原理和概念,掌握基本和最新的研究方法和研究手段,面向目前各种农业水问题,明确所学理论应用的领域和范围。

预修课程
水文学、农田水利、土壤水动力学、地下水动力学、水环境

大纲内容
第一章 水与物质循环过程导论 2学时 王仕琴
第1节 水循环原理导论与水环境
第2节 研究热点和研究前沿
第二章 植被生态与土壤水文过程 6学时 王仕琴
第1节 植被生态水文过程
第2节 植被耗水与土壤水分利用效率
第3节 关键带各圈层水与物质运移相互作用
第三章 包气带-地下水水文循环过程 8学时 王仕琴
第1节 包气带水分与物质通量与迁移
第2节 地下水系统理论与地下水循环
第3节 地下水流动与溶质运移
第4节 农业面源污染和地下水环境
第四章 水与物质循环研究方法 6学时 王仕琴
第1节 野外试验与观测
第2节 环境统计和地学计算
第3节 遥感信息在农业中的应用
第五章 水与物质循环数值模拟 王仕琴
第1节 土壤水盐运移模型原理及应用 2学时
第2节 土壤水氮运移模型原理及应用 2学时
第3节 流域水文模型原理介绍 2学时
第4节 模型校准、验证及不确定性分析 2学时
第5节 水文模型应用实例 4学时
第六章 农业水资源综合管理 6学时 王仕琴
第1节 农田灌溉与节水工程
第2节 农业水肥一体化管理
第3节 生态保育与土地管理

参考书
1、 地下水动力学 薛禹群 1997年9月 地质出版社

课程教师信息
王仕琴研究员,博士生导师。研究方向:水资源可持续利用水文循环与水环境。研究内容:农田生态系统包气带水分循环、硝态氮淋滤、迁移过程机理;地表水和地下水之间转化关系及耦合机制;基于水与物质迁移机理与模拟技术的水资源可持续利用。主要业绩:针对我国重要产粮区也是国内外关注的热点地区华北平原水循环演变及水环境问题,基于水文实验、同位素水文、土壤水和地下水模拟以及流域水环境示踪技术开展了研究,取得了一系列成果:明确了降雨及线性河流入渗补给地下水的过程机理;识别了地下水水质形成过程、硝酸盐氮污染源和迁移规律;建立了地下水模型MODFLOW和MapGIS耦合的数据接口,为华北平原水资源可持续利用提供科学依据。先后发表学术论文总计40余篇,其中SCI论文14篇。

曹建生研究员,硕士生导师,研究方向:山地生态水文过程与降水资源调控利用,研究内容:本研究组主要开展山地生态系统主要生态过程、山地生态系统退化机理与恢复途径/技术、山地旱涝灾害形成机制与降水资源调控利用、水源涵养功能与水土保持功能提升、山区生态产业与可持续发展等方面的研究工作。主要业绩:明晰了岩土二元介质坡地降雨-土壤水-裂隙水的基本补给路径,揭示了岩土界面“优先流”与裂隙网络“优先流”的运行转化规律,阐明了裂隙岩体渗流的动态变化特征及对植被耗水过程的响应关系;自行设计与研发了多项应用于“无压、低水头、小流量”水流过程的自动连续监测及分布式采集的试验装置及方法,提升了坡面径流监测与采集的自动化水平。相关研究主要发表在Hydrological Processes、Water Science and Technolog、Applied Engineering in Agriculturey等杂志上。

沈彦军研究员,博士生导师,研究方向:流域水循环及水环境管理,研究内容:气候变化对流域水文的影响、分布式模型开发和应用、流域水量水质耦合模拟、水资源管理。主要业绩:创新分析了干旱区水文情势和春季融雪时间的变化及其与流域区位、补给机制之间的关系;揭示了干旱半干旱山区温度直减率的时空分布特征,以及逆温现象的季节变化规律及可能性机理,提出温度插值和区域化的新方案;对多源降水产品进行了区域适用性对比校正,通过耦合多源数据、强化融雪/融冰过程的分布式水文模型,时空量化了山区流域水平衡及各径流分量,为干旱缺资料地区的数据融合、可信参数获取及水文-生态研究提供了方法和思路。研究成果发表在Water Resources Research、Journal of Hydrology 及 Journal of Geophysical Research: Atmospheres等期刊上。