Моделирование переносов влаги и растворенных в ней веществ в почве (стр. 2 )

19.  Просмотрите суммарные результаты смоделированного водного баланса («Output/Balances»). В появившемся окне нажмите кнопку «Browse», в окне выбора файла укажите имя Вашего файла и нажмите кнопку «Открыть». Нажмите кнопку «Apply» в верхнем левом углу окна просмотра. Перепишите данные смоделированного баланса в тетрадь, переводя термины с помощью приложений. Переведите численные значения в обычную форму записи (ХЕ±У означает Х·10±У) и из единиц измерения мг/см2 в т/га. Закройте окно просмотра.

20.  Просмотрите результаты моделирования урожайности культур севооборота. Для этого нажмите кнопку «Tools» главного меню SWAPGUI, в открывшемся вертикальном меню выберите пункт «Text editor».

21.  В текстовом редакторе откройте файл («Open/File») с именем «RESULT.CR1» (результаты моделирования для хлопка). Перепишите результаты в тетрадь, переводя сокращенные названия колонок с помощью приложения (только те колонки, для которых есть перевод). Повторите действия для файла «RESULT.CR2» (результаты моделирования для второй культуры – ячменя). Закройте окно текстового редактора.

22.  Откройте файл описания проекта моделирования (клавиши «Input/Key»). Нажмите кнопку «Sub-run(s)». В первой строке таблицы этого окна задайте: в графе «Fixed irrigations» – <№ группы>.Сохраните файл и закройте окно.

23.  Откройте окно ввода параметров фиксированного режима орошения («Input/Irrigation/Fixed irrigations»). В открывшееся окно введите данные из приложения. Сохраните файл с именем <№ группы> и закройте окно.

24.  Откройте окно календаря сельхозкультур («Input/Crop/Calendar»). Загрузите файл HASILPUR.CAL. Удалите имена файлов описания режимов орошения из окон «Criteria and parameter file» для хлопка и ячменя. Сохраните файл и закройте окно.

25.  Выполните моделирование (смотрите приложение).

26.  Просмотрите суммарные результаты смоделированного водного баланса («Output/Balances») – пункт 18. Перепишите данные смоделированного баланса в тетрадь, переводя термины с помощью приложения. Переведите численные значения в обычную форму записи (ХЕ±У означает Х·10±У) и из единиц измерения мг/см2 в т/га. Закройте окно просмотра.

27.  Просмотрите результаты моделирования урожайности культур севооборота. Для этого нажмите кнопку «Tools» главного меню SWAPGUI, в открывшемся вертикальном меню выберите пункт «Text editor».

28.  В текстовом редакторе откройте файл («Open/File») с именем «RESULT.CR1» (результаты моделирования для хлопка). Перепишите результаты в тетрадь, переводя сокращенные названия колонок с помощью приложения (только те колонки, для которых есть перевод). Повторите действия для файла «RESULT.CR2» (результаты моделирования для второй культуры – ячменя). Закройте окно текстового редактора.

29.  Сравните результаты моделирования 3 режимов орошения. Выделите различия между ними. Определите причины этих различий. Запишите результаты анализа в тетрадь.

30.  Просмотрите графическое изображение профиля почвенной влажности. Для этого в меню «Output» выберите пункт «Graphs». В открывшемся окне задайте тип графика («Graph type») – «X - Depth» с помощью указателя; задайте имя Вашего файла проекта в окне «Name of the key file(s)». Нажмите кнопку «Accept».

31.  В следующем окне выберите тип выводимого профиля – «Moisture content» (объемная влажность) и нажмите кнопку «Show». У Вас откроется график распределения влажности в почвенном профиле.

32.  Просмотрите график влажности почвенного профиля для различных дат (переход к следующей дате – кнопка «Next», возврат к предыдущей дате– кнопка «Previous»). Опишите характерные особенности графиков. Закройте окно с помощью значка в верхнем правом углу окна.

33.  В следующем окне выберите тип выводимого профиля – «Solute concentration» (концентрация солей) и нажмите кнопку «Show». У Вас откроется график распределения солей в почвенном профиле. Просмотрите график, опишите характерные особенности графиков. Закройте текущее окно и следующее.

34.  Выйдите из программы SWAPGUI с помощью пункта «Exit» главного меню. Закройте проводник.

Задание 3. Моделирование переноса пестицида в условиях гумидной зоны (Нидерланды).

В этом упражнении SWAP будет использоваться для моделирования переноса пестицида в условиях влажного (гумидного) климата при наличии осушительной системы.

Цель моделирования: оценка поступления пестицида в грунтовые воды и закрытую дренажную сеть.

Исходные данные. Данные для моделирования в этом упражнении были определены на опытном поле в Нидерландах. Почвы опытного участка легкие, с высоким содержанием физического песка (65-81%). В почвенном профиле выделяются 4 слоя, имеющие различные гидрофизические характеристики (приложение). В работе моделируется перенос пестицида метаметрона в грунтовые воды и дренажную сеть при использовании его при возделывании тюльпанов. Коэффициенты, характеризующие миграцию и разложение метаметрона, а также его отбор корнями растений приводятся в таблице приложения. Внесение пестицида симулируется в виде полива, нормой 15 мм (150 м3/га) и концентрацией растворенного вещества (метаметрина) 1,13 мг/см3 (г/л).

Примечание. В данном упражнении надо будет задавать много различных численных параметров. Обратите внимание, что все они задаются с десятичной точкой, а не десятичной запятой.

Описание выполнения.

1.  Перепишите в тетрадь название работы и ее цель.

2.  Перейдите в каталог C:\SWAP207D\CASES\PESTICID.

3.  Запустите пакетный файл MS DOS – INITIAL.BAT (значок: ), указав на него курсором мыши и сделав двойное нажатие. В результате в папку C:\SWAP207D\CASES/ PESTICID будут скопированы файлы с исходными данными.

4.  Перейдите в каталог C:\SWAP207D\GUI и запустите программу пользовательского графического интерфейса модели SWAP – SWAPGUI.EXE (значок: ). Откроется окно главного меню.

5.  В левом верхнем углу окна SWAPGUI нажмите кнопку «Input» (ввод и корректировка исходных данных). В вертикальном меню нажмите пункт «Key» (ввод и/или корректировка файла описания объекта и условий моделирования). Откроется окно ввода основной информации («General») этого файла.

6.  Заполните поля окна ввода основной информации. В поле комментария («Comments») введите свою фамилию, в поле «Project name» (имя проекта) – имя без приращения файла описания почвенного профиля – «DeWaag».

7.  Введите путь к каталогу данных («Path to data directory») – «C:\SWAP207D\CASES\PESTICID\» (вручную или с помощью кнопки «Browse»). Учтите, что перед тем, как нажать кнопку «Открыть» нужно указать курсором на любой файл в каталоге данных.

8.  С помощью кнопки «Browse» введите имя метеостанции («Station name») − «DeWaag». Для этого в каталоге C:\SWAP207D\CASES\PESTICID укажите курсором файл DeWaag.989 и нажмите кнопку «Открыть».

9.  Введите широту места моделирования «Latitude»: 52.00 и высоту этого места над уровнем моря «Altitude»: -1.50.

10.  Укажите, что Вы будете использовать для моделирования заранее вычисленные значения эвапотранспирации (ETRef). Для этого поставьте значок рядом с надписью «Use ETRef values in meteo data set (if specified)» (Установить использование значений ETRef в метеоданных (если указано)).

11.  Нажмите кнопку «Timing» во второй строке сверху текущего окна и перейдите к заданию временных характеристик моделирования, то есть определению периода симуляции. С помощью движков или вручную установите даты начала периода моделирования («Start of the simulation run») – 1 сентября 1989 года; и конца периода («End of the simulation run») – 31 августа 1990 года (день, месяц, год – day, month, year). Введите номер первого месяца сельскохозяйственного года – 9 (сентябрь), в строке «First month of the agricultural year (January = 1)». Введите интервал вывода результатов, то есть интервал, через который будут выводиться результаты моделирования («Output interval [days] (ignore = 0)») – 15.

12.  Нажмите кнопку «Sub-run(s)» во второй строке сверху текущего окна и перейдите к заданию дополнительных файлов данных для моделирования.

13.  В первой строке таблицы этого окна задайте: в графе «Fixed irrigations» (фиксированный режим орошения) имя файла без приращений – FI1; в графе «Crop calendar» (данные о возделывании сельскохозяйственных культур) имя файла без приращения – 89-90, в графе «Drainage» (дренаж)– DR1, в графе «Bottom boundary» (граничные условия внизу почвенного профиля) имя файла без приращения, в котором заданы уровни грунтовых вод – DeWaag; в графе «Output» (имена файлов для выдачи результатов) – Result.

14.  Нажмите кнопку «Run options» во второй строке сверху текущего окна и перейдите к заданию опций моделирования. В этом окне надо указать требования моделировать перенос солей («Simulate solute transport»), распределение температур в почвенном профиле («Simulate soil heat transport») и выводить профили влажности, температуры и засоления («Output of moisture, solute and temperature profiles») значками около нужных строк, а также выбрать спецификацию дренажа в окне «Specification drainage option» − базовую («basic drainage routine»). Все остальное принимается по умолчанию.

15.  Проверьте введенные данные. Сохраните Ваш файл с описанием объекта моделирования. Нажмите кнопку «Save as», в появившемся окне найдите каталог данных (C:\SWAP207D\CASES\PESTICID) и задайте имя файла, которое Вам укажет преподаватель (оно должно соответствовать правила MS DOS, то есть не более 8 символов, без пробелов, знаков препинания и кириллицы). Закройте окно (форму) ввода и/или корректировки файла описания объекта и условий моделирования.

16.  Нажмите кнопку «Input». В вертикальном меню нажмите пункт «Irrigation» (режимы орошения). В небольшом вертикальном меню следующего уровня выберите пункт «Fixed irritations» (фиксированный режим орошения). В таблице, открывшейся в окне введите дату внесения пестицида (7 ноября, то есть 07 и 11 в графы «Day» и «Month»). В графе «Depth» укажите объем рабочего раствора при внесении пестицида −15.0, в графе «Concetration [mg/cm3]» (концентрация рабочего раствора метаметрина) 1,13 мг/см3; в графе «Type» способ внесения препарата – 1 (опрыскивание).

17.  Проверьте ваши данные (кнопка «RCheck») и сохраните файл с именем <FI1> в каталоге C:\SWAP207D\CASES\PESTICID. Закройте окно.

18.  Нажмите кнопку «Input». В вертикальном меню нажмите пункт «Water transport» (влагоперенос). В небольшом вертикальном меню следующего уровня выберите пункт «Drainage» (дренаж). В меню следующего уровня выберите пункт «basic» (основной). Откроется окно ввода параметров дренажа.

19.  Выберите метод расчета параметров дренажного стока («Method to establish drainage flux») – «2 – Calculated according Hooghoudt or Ernst» (вычисления по методу Хугхаудта или Эрнста).

20.  Введите характеристики профиля дрен («Profile characteristics»). В окне ввода «Position of drain» (расположение дрены) выберите пункт «1 – on top of impervious layer, homogeneous profile» (1 – вверху определяющего слоя, гомогенный почвенный профиль). В окне ввода «Depth of impervious layer [cm]» (глубина определяющего слоя, см) введите − 90.00. В окне ввода «Hor. hydr. conductivity top layer [cm/d]» (влагопроводность верхнего слоя в горизонтальном направлении, см/сут) введите –19.60.

21.  Введите характеристики дрен («Drain characteristics»). В окне ввода «Drain spacing [m]» (зона действия дрены, м) введите 4,00 В окне ввода «Depth of drain bottom [cm]» (глубина дренажного потока, см) – 90.00. В окне ввода «Entry resistance [day]» (срок чувствительности, сут) – 5.

22.  Проверьте ваши данные (кнопка «RCheck») и сохраните файл с именем <DR1> в каталоге C:\SWAP207D\CASES\PESTICID. Закройте окно.

23.  Выполните моделирование. Для этого нажмите кнопку «Run» в главном меню SWAPGUI, затем «SwapDOS 207d». В окне выбора файла укажите имя Вашего файла и нажмите кнопку «Открыть». Запустится выполнение модели и откроется окно выполнения. По окончании моделирования внизу окна выполнения появятся слова «Для продолжения нажмите любую клавишу». Нажмите любую клавишу. В появившемся информационном окне нажмите «ОК».

24.  Просмотрите суммарные результаты смоделированного водного баланса. Для этого нажмите в главном меню SWAPGUI кнопку «Output» (вывод и просмотр результатов) и в появившемся вертикальном меню выберите пункт «Balances». В появившемся окне просмотра результатов моделирования баланса нажмите кнопку «Browse», в окне выбора файла укажите имя Вашего файла и нажмите кнопку «Открыть». Нажмите кнопку «Apply» в верхнем левом углу окна просмотра. Раздвиньте окно просмотра на весь экран (значок в левом верхнем углу).

25.  Перепишите данные смоделированного баланса в тетрадь, переводя термины с помощью приложения. Переведите численные значения в обычную форму записи (ХЕ±У означает Х·10±У) и из единиц измерения мг/см2 в т/га. Закройте окно просмотра (значок в правом верхнем углу окна).

26.  Измените срок внесения пестицида на 7 мая (см. пункт 16). Сохраните файл описания режима орошения и повторите моделирование (пункт 23). Перепишите результаты солевого баланса (пункт 24) в тетрадь и сравните их с результатами первого моделирования. Объясните изменения.

27.  Выйдите из программы SWAPGUI с помощью пункта «Exit» главного меню. Закройте проводник.

ПРИЛОЖЕНИЕ

1.  Перевод заголовков столбцов окна выполнения модели SWAP

2.   

Date	Дата	Transp actual	Транспирация фактическая (нарастающим итогом)
Rain gross	Осадки (нарастающим итогом)	Evapor actual	Испарение почвы (нарастающим итогом)
Irrig gross	Поливы (нарастающим итогом)	Drain net	Дренажный сток (нарастающим итогом)
Runoff	Поверхностный сток (нарастающим итогом)	Qbot net	Подпитка от грунтовых вод (нарастающим итогом)
Gwl	Уровень грунтовых вод	Qdif cum	Сток по трещинам (нарастающим итогом)

2. Перевод терминов в описании результатов моделирования солевого баланса

Period	Период	Depth soil profile	Глубина почвенного профиля
Solute storage	Запасы солей	Solute balance components (мг/cm2)	Компоненты солевого баланса (мг/см2)
In	Приход	Out	Расход
Final	Конечные	Initial	Начальные
Change	Изменение	Sum	Всего
Rain	Осадки	Decomposition	Разложение солей
Irrigation	Поливы	Root uptake	Отбор корнями
Bottom flux	Поток через нижнюю границу	Cracks	Сток по трещинам
		Drainage	Дренажный сток

3.  Перевод сокращений в файле результатов моделирования продуктивности культур

Аббревиатура	Английский текст	Перевод
DATE dd/mm/yy		Дата дд/мм/гг
DVS	Development stage	Фаза развития
RD	Root depth	Глубина корневой системы
CRT	Coefficient reduction of transpiration	Коэффициент редукции (уменьшения) испарений растений
RELY	Relation yield	Относительный урожай

4. Параметры фиксированного режима орошения для задания 2

Дата полива	Поливная норма, мм	Минерализация поливной воды, мг/см3	Способ полива (0 - дождевание, 1 - поверхностный)
День	Месяц
Day	Month	Depth [mm]	Concentration [mg/cm3]	Type
6	7	78	0,67	1
20	7	78	0,67	1
3	8	78	0,67	1
17	8	78	0,67	1
31	8	78	0,67	1
14	9	78	0,67	1
28	9	78	0,67	1
12	10	78	0,67	1
4	12	150	0,133	1
10	1	75	0,67	1
24	1	75	0,67	1
7	2	75	0,67	1
21	2	75	0,67	1
7	3	75	0,67	1
10	5	100	0,133	1
25	5	75	0,133	1

5. Гидрофизические параметры почвы для задания 3

Слой, см	Тип	Влажность, см3/см3	Коэффициент фильтрации, см/сут	Коэффициенты уравнений Муалема – Ван Генухтена
остаточная	полного насыщения	a, 1/см	n	l
0 - 30	Легкий суглинок	0,00	0,415	28,1	0,0102	1,577	1,000
30 - 90	-“-	0,00	0,457	2,83	0,0039	1,443	1,123
9	Детрит	0,00	0,750	1,63	0,0043	1,211	-1,000
	Супесь	0,02	0,380	15,56	0,0214	2,075	0,039

6. Параметры миграции метаметрона для Нидерландов

Параметр	Обозначение	Единица измерения	Значение
Длина дисперсии	Lдис	см	16,0
Коэффициент диффузии	Dдиф	см2/сут	0,00
Коэффициент Фройндлиха	Kf	см3/мг	0,025
Экспонента Фройндлиха	Nf	-	0,74
Относительная концентрация	Cотн	мг/см3	0,01
Потенциальная норма разложения	m0	1/сут	0,01
Чувствительность метаметрина к температуре	gt	1/°С	0,15
Объемная влажность почвы при давлении почвенной влаги –100 см водного столба	q-100	см3/ см3	0,32
Постоянная фактора влажности	B	-	0,7
Коэффициент отбора пестицида корнями	KK	-	0,5

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСОВ ВЛАГИ И РАСТВОРЕННЫХ

В НЕЙ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ

Часть 3

Методические указания

к практическим занятиям по дисциплине

«Модели массопереноса в природных средах»

Составили: АРЕФЬЕВА Оксана Анатольевна

ХОЛУДЕНЕВА О Ю

Рецензент

Редактор

Подписано в печать Формат 60х84 1/16

Бум. офсет.. Усл. печ. л Уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

Саратов, Политехническая ул., 77

Отпечатано в РИЦ СГТУ. Саратов, Политехническая ул., 77