基于COMSOL软件的绿洲盐渍化土壤中多离子耦合运移模型构建

摘要

了解盐分离子在土壤中的迁移规律可以为盐渍土的综合治理以及高效利用提供科学依据,在COMSOL多孔介质和地下水流模块模拟非饱和土壤水流的基础上,自定义偏微分方程组构建盐渍化土壤SO42–、Ca2+、Na+、Cl–、Mg2+耦合运移模型,考虑阳离子交换过程以及硫酸钙的沉淀溶解反应,并通过新疆绿洲膜下滴灌田间试验对模型进行检验,对比不同活度系数估算方法对模拟结果的影响.结果表明,各离子模拟值与实测值吻合较好,平均相对误差介于9.15％～28.57％,决定系数介于0.41～0.88,该模型能够较好地反映土壤中盐分离子的动态变化规律;在膜下滴灌条件下,膜下0～40 cm土层的盐分离子有不同程度的淋洗,Cl–和Na+的淋洗效果好于Ca2+和SO42–;活度系数的估算对模拟结果的准确性有重要影响,尤其是盐分含量较高时,采用通用的函数关系可能会带来较大的模拟误差.