分別于1988年和1994年碩士和博士研究生畢業(yè)于武漢水利電力大學(xué)農(nóng)田水利工程專業(yè)。1994年10月至1996年9月在北京農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤學(xué)專業(yè)進(jìn)行博士后研究，并獲中國博士后科學(xué)基金資助。2003年10月至11月在荷蘭WAGENINGEN大學(xué)的土壤物理及農(nóng)業(yè)水文學(xué)與地下水管理研究所從事合作研究；2005年8月在英國ABERTAY大學(xué)的SIMBIOS（Scottish Informatics, Mathematics, Biology, and Statistics）進(jìn)行學(xué)術(shù)訪問。曾在地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所地下水動力學(xué)室(1982年至1985年)；河北地質(zhì)學(xué)院水文地質(zhì)工程地質(zhì)系水文地質(zhì)教研室及華北水利水電學(xué)院水利工程系農(nóng)田水利教研室(1988年至1991年)擔(dān)任科研和教學(xué)工作。

在教學(xué)方面：主講土壤學(xué)專業(yè)研究生的學(xué)位課《土壤物理》，合作講授土壤學(xué)專業(yè)研究生的選修課《土壤溶質(zhì)運(yùn)移》。

曾分別受聘擔(dān)任：中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所客座研究員（2002年-2005年）；中國科學(xué)院計算數(shù)學(xué)與科學(xué)工程計算研究所科學(xué)與工程計算國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室客座研究員（2002年-2004年）；中國科學(xué)院陸地水循環(huán)及地表過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水文水資源研究方向客座研究員（2004年-2007年）。中國土壤學(xué)會土壤物理專業(yè)委員會副主任；中國水利學(xué)會水資源專業(yè)委員會委員；中國地質(zhì)學(xué)會環(huán)境地質(zhì)專業(yè)委員會委員；中國地質(zhì)學(xué)會水文地質(zhì)專業(yè)委員會委員；中國自然資源學(xué)會水資源專業(yè)委員會委員。國家自然科學(xué)基金委員會地球科學(xué)部與中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)部“中國地下水科學(xué)戰(zhàn)略研究小組”成員。

1.聯(lián)合應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模型（APSIM）或根系帶水質(zhì)量模型（RZWQM）以及地理信息系統(tǒng)與遙感技術(shù)，模擬分析和預(yù)報區(qū)域尺度的土壤水分動態(tài)和氮素、農(nóng)藥在非飽和土壤中的動態(tài)規(guī)律及其對淺層地下水污染的淋失風(fēng)險，特別是模擬和預(yù)測區(qū)域尺度冬小麥－夏玉米輪作體系的糧食產(chǎn)量和水分利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力的動態(tài)，優(yōu)化灌溉與施氮方案，為糧食安全和資源高效利用及環(huán)境友好的可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供定量化的決策依據(jù)。

2.聯(lián)合運(yùn)用分布式水文模型（SWAT）和地理信息系統(tǒng)與遙感技術(shù)，在考慮模型參數(shù)不確定性的條件下，模擬和預(yù)測流域尺度冬小麥－夏玉米種植制度下的糧食生產(chǎn)潛力、優(yōu)化灌溉制度，為達(dá)到節(jié)水條件下的糧食穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)提供參考依據(jù)。

3.聯(lián)合運(yùn)用通用陸面模型（CLM）和地理信息系統(tǒng)與遙感技術(shù)，在考慮模型參數(shù)不確定性的條件下，模擬、預(yù)測和評估區(qū)域尺度農(nóng)田在冬小麥－夏玉米種植制度下的農(nóng)業(yè)干旱風(fēng)險，為更好地規(guī)避干旱災(zāi)害對糧食安全的影響而合理地制定灌溉制度提供參考依據(jù)

4.非均質(zhì)多孔介質(zhì)中流動問題的多尺度數(shù)值模擬算法的發(fā)展和水力參數(shù)多尺度數(shù)據(jù)整合方法的構(gòu)建及非飽和土壤水力特性參數(shù)的數(shù)據(jù)同化方法的應(yīng)用研究。

5.重金屬、農(nóng)藥及其降解產(chǎn)物、獸藥及其代謝產(chǎn)物在土壤環(huán)境中運(yùn)移規(guī)律的數(shù)學(xué)仿真和環(huán)境效應(yīng)評價。

土壤物理學(xué)、農(nóng)業(yè)水文學(xué)、地下水動力學(xué)。

主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“非飽和土壤水力學(xué)參數(shù)估計的集合卡爾曼濾波同化系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用”（No. 51079146）；2.主持高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金“區(qū)域尺度農(nóng)田氮素環(huán)境效應(yīng)的模擬研究”（No.200800190035）；3.參加國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項(xiàng)目（973）“主要糧食作物高產(chǎn)栽培與資源高效利用的基礎(chǔ)研究”的第七課題“ 作物高產(chǎn)高效的土壤條件與定向調(diào)控”（NKBRSF, No. 2009CB118607）；4.參加國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)面源污染物運(yùn)移轉(zhuǎn)化及其環(huán)境效應(yīng)”（No. 51039007）；5.參加水利部公益性項(xiàng)目“集約化種植區(qū)水體農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險及調(diào)控”（No. 200901083）。

1.根據(jù)Libardi等（1980）提出的野外估算求取非飽和土壤水力傳導(dǎo)度的方法，通過在河北省南宮試驗(yàn)場進(jìn)行的試驗(yàn)，求得了粉壤土的非飽和水力傳導(dǎo)度，并用數(shù)值模擬驗(yàn)證了參數(shù)的可靠性。應(yīng)用表明，該法簡單實(shí)用，可作為野外非層狀土壤求參數(shù)的一種較好的方法。

2.通過對南宮野外試驗(yàn)場實(shí)測資料的分析，將零通量面法與一元非線性回歸分析相結(jié)合，建立了大氣平均蒸發(fā)力1.65mm/day下的土壤水分蒸發(fā)模式，并以此為基礎(chǔ)采用數(shù)值模型反演出一簇不同大氣條件下相對蒸發(fā)率與表土基質(zhì)吸力關(guān)系的指數(shù)型衰減曲線。對非飽和土壤水動態(tài)的數(shù)值模擬表明，計算值與實(shí)測值有著良好的一致性。

3.將陳景仁（J. R. Chen）等提出的有限解析法推廣應(yīng)用于非飽和土壤水分運(yùn)動的模擬。編制了適于求解小Peclet數(shù)入滲問題的計算程序。通過對比垂直入滲方程線性化的解析解和模擬野外土壤水分重分布試驗(yàn)，表明：有限解析法具有很高的計算精度，數(shù)值穩(wěn)定性好。

4.應(yīng)用一種將拉普拉斯變換與有限差分法相結(jié)合的新方法－混合拉普拉斯變換有限差分法（HLTFEM）求解非穩(wěn)定地下水流問題。首先使用拉氏變換除去控制方程中的時間導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，接著在象空間用有限差分方法求解并采用Honig-Hirdes算法進(jìn)行數(shù)值反演，得到原物理問題的解。算例表明，本文所使用的這一新算法穩(wěn)定并收斂于精確解。由于計算過程中沒有時間步長，因此，該方法是求解大區(qū)域長時間地下水流動態(tài)問題的有力工具。

5.對于大尺度、長時間的多孔介質(zhì)中的溶質(zhì)運(yùn)移問題，使用傳統(tǒng)的數(shù)值方法（例如有限單元法）求解對流—彌散方程可能會非常耗費(fèi)時間。此外，這些傳統(tǒng)的方法被用于求解對流占優(yōu)的溶質(zhì)運(yùn)移問題時，常導(dǎo)致人工擴(kuò)散和振蕩。我們發(fā)展了混合拉普拉斯變換有限單元法（Hybrid Laplace Transform Finite Element Method, HLTFEM）求解一維和二維對流—彌散方程。這種方法首先在時間域上使用Laplace變換，接著，在Laplace空間應(yīng)用有限單元法數(shù)值求解變換后的偏微分方程，最后，運(yùn)用一種高精度的反演算法，通過對有限單元解的數(shù)值反演獲得結(jié)點(diǎn)的濃度值。所提出的這種半解析的方法消除了計算過程中的時間步長且容許使用相對較大的網(wǎng)格，這顯著地提高了計算效率。幾個數(shù)值算例的結(jié)果表明：這種混合方法高效、準(zhǔn)確，能夠有效地消除數(shù)值擴(kuò)散和振蕩。

6.定量分析了夏玉米不同麥秸覆蓋條件下土壤水熱動態(tài)的田間試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù) Philip 和 de Vries 的土壤水熱流動理論，采用貯量集中有限元法建立了夏玉米生長初期麥秸覆蓋條件下土壤水熱遷移的耦合數(shù)值模型。根據(jù)氣象觀測資料確定上邊界條件，在此基礎(chǔ)上，對覆蓋定額400公斤/畝的夏玉米生長初期田間非均質(zhì)土層的水熱動態(tài)進(jìn)行了模擬，并對表層土壤的水熱遷移進(jìn)行了數(shù)值分析。

7.開展了夏玉米生長期間麥秸行間覆蓋條件下土壤水熱動態(tài)的田間試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，采用交替方向有限差分法建立了模擬苗期條帶覆蓋下土壤二維水熱遷移的數(shù)值模型，其中覆蓋部分土壤表面的邊界條件由能量平衡方程確定，模型的輸入只需常規(guī)的氣象資料、土壤水熱遷移參數(shù)。數(shù)值計算結(jié)果表明，該模型具有一定的實(shí)用價值。

8.在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分別使用特殊形狀的隔板，人工構(gòu)造了在水平橫截面上呈“川”字型和“井”字型分布、由質(zhì)地相差較大的兩種土壤相間構(gòu)成的非均質(zhì)土柱，開展了降水噴灑條件下鹽分在土壤中出流動態(tài)的實(shí)驗(yàn)觀測。以傳遞函數(shù)模型作為模擬手段，研究了穩(wěn)定流場飽和非均質(zhì)土壤中氯離子優(yōu)先遷移的隨機(jī)特征。

9.由于土壤中氮的化學(xué)和生物過程之間復(fù)雜的相互作用，估算多孔介質(zhì)中具有各種氮轉(zhuǎn)化情形的硝態(tài)氮淋溶是困難的。我們使用源匯項(xiàng)來考慮氮的主要轉(zhuǎn)化作用，發(fā)展了一個傳遞函數(shù)模型(Transfer Function Model, TFM)，用于模擬冬小麥生長條件下土壤中硝態(tài)氮的出流濃度。這些源匯項(xiàng)被視為對溶質(zhì)運(yùn)移體積的輸入并被嵌入到傳遞函數(shù)模型中，以便就它們對硝態(tài)氮出流濃度的影響進(jìn)行特征化。在3個非稱重式地中滲透計中進(jìn)行了181天的田間試驗(yàn)。在不同時間沿著每個地中滲透計2米土壤剖面測定了硝態(tài)氮的濃度。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與傳遞函數(shù)的模擬結(jié)果進(jìn)行了對比，表明：所發(fā)展的模型對硝態(tài)氮的淋溶過程和總淋溶量都能給出合理的預(yù)測。結(jié)果還表明：在傳遞函數(shù)中考慮氮的轉(zhuǎn)化作用明顯地提高了估算精度，包含氮轉(zhuǎn)化的傳遞函數(shù)模型對總淋溶量估算的相對誤差小于7%，而不包含氮轉(zhuǎn)化作用的傳遞函數(shù)模型對總淋溶量估算的相對誤差會達(dá)到17%。

10.采用土壤溶質(zhì)運(yùn)移非平衡理論的數(shù)學(xué)模型及考慮吸附作用的傳遞函數(shù)模型對脈沖輸入條件下農(nóng)藥阿特拉津的淋溶行為進(jìn)行了模擬；提出了一種僅考慮吸附作用時農(nóng)藥在穩(wěn)定流場飽和均質(zhì)土壤中累計淋溶量動態(tài)預(yù)報的簡捷方法。

11.采用考慮pH變化和有機(jī)碳影響的吸附等溫線對重金屬鎘在土壤中的吸附規(guī)律進(jìn)行了描述，并應(yīng)用基于物理和化學(xué)非平衡的溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)學(xué)模型對恒定濃度輸入條件下鎘在穩(wěn)定流場飽和土壤中的淋溶規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值分析；在考慮土壤水力學(xué)參數(shù)、溶質(zhì)運(yùn)移參數(shù)和兩組分影響下吸附參數(shù)空間變異性的基礎(chǔ)上，使用有效參數(shù)和尺度提升方法對鎘在農(nóng)田尺度非飽和土壤中的淋溶風(fēng)險進(jìn)行了數(shù)值試驗(yàn)。

12.以實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所開展的滴灌施用除草劑—阿特拉津在土壤中運(yùn)移的物理模擬實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，運(yùn)用所求得的供試土壤的水力學(xué)參數(shù)和溶質(zhì)運(yùn)移參數(shù)及阿特拉津在該土壤中的吸附特性參數(shù)和降解速率常數(shù)，應(yīng)用數(shù)值模擬方法對物理模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了仿真，并就不同初始含水量、不同滴頭流量對土壤水分和阿特拉津動態(tài)分布的影響進(jìn)行了數(shù)值分析。

13.以農(nóng)藥阿特拉津?yàn)檠芯繉ο�，通過在北京永樂店和山東禹城的田間分別采集土壤樣品，測定其主要理化特性，由土壤的機(jī)械組成和干容重測試數(shù)據(jù)，采用土壤傳遞函數(shù)生成了van Genuchten型的水力學(xué)參數(shù)，并進(jìn)一步間接計算得到了阿特拉津運(yùn)移的彌散度，同時，由實(shí)測的土壤有機(jī)碳含量估算了阿特拉津的吸附參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)柱模型假設(shè)，運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)，針對降雨入滲—重分布及農(nóng)田氣象條件下阿特拉津在夏玉米不同生育期的農(nóng)田尺度非飽和土壤中的淋溶風(fēng)險進(jìn)行了數(shù)值模擬。

14.在同時考慮土壤水力學(xué)參數(shù)、溶質(zhì)運(yùn)移參數(shù)和有機(jī)氮的礦化作用速率常數(shù)空間變異性的條件下，分別以北京永樂店和山東禹城農(nóng)田為研究案例，基于柱模型假設(shè)，對冬小麥和夏玉米生育期農(nóng)田尺度土壤硝態(tài)氮的淋失動態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬。

15.以獸藥磺胺二甲嘧啶（sulfamethazine, SM2）及其在動物體內(nèi)的主要代謝產(chǎn)物N4-乙�；�磺胺二甲嘧啶(N4-acetylsulfamethazine, N4-ACE-SM2) 為研究對象，系統(tǒng)地開展它們在土壤環(huán)境中吸附、降解和運(yùn)移特性的試驗(yàn)研究。首先，采用批量平衡法，進(jìn)行了SM2及N4-ACE-SM2在砂質(zhì)壤土中的吸附特性研究，以Freundlich吸附等溫方程擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到吸附等溫線，從而獲得它們在供試土壤中的吸附特性參數(shù)Kf和1/n。接著，利用批量培養(yǎng)法開展了SM2及N4-ACE-SM2在供試土壤中的降解實(shí)驗(yàn)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用一級降解動力學(xué)方程，分別獲得了它們在土壤中微生物降解和化學(xué)降解的一級降解速率常數(shù)。此外，降解實(shí)驗(yàn)還揭示出代謝產(chǎn)物N4-ACE-SM2在供試土壤中可部分地轉(zhuǎn)化成母體化合物SM2，這一現(xiàn)象得到了質(zhì)譜檢測的確定。最后，使用易混合置換實(shí)驗(yàn)裝置，對SM2及N4-ACE-SM2在穩(wěn)定流場飽和砂質(zhì)壤土中的運(yùn)移動態(tài)開展了實(shí)驗(yàn)觀測，并以Br-作為示蹤溶質(zhì)，分別獲得了它們在供試土壤中淋溶動態(tài)的穿透曲線。結(jié)果顯示：與示蹤溶質(zhì)相比，SM2及N4-ACE-SM2 的穿透曲線都呈現(xiàn)出非對稱和拖尾的形狀，它們的出峰時間均滯后，出峰高度也降低。這說明：SM2及N4-ACE-SM2在土壤中的運(yùn)移同時伴隨著吸附和降解作用的發(fā)生。

16.我們提出了求解在跨越多個尺度的非均質(zhì)多孔介質(zhì)中地下水流問題的有限體積多尺度有限單元法（Finite Volume Multiscale Finite Element Method, FVMSFEM）。該算法基于在有限體積離散和多尺度有限元基函數(shù)之間的有效耦合。它能有效地捕捉粗網(wǎng)格上解的大尺度結(jié)構(gòu)而無需重新求解所有小尺度特征并保持局部守恒。構(gòu)造該算法的基本思想是：通過使用能將介質(zhì)特性的小尺度信息帶到大尺度上的多尺度有限元基函數(shù)來估計穿過有限控制體積界面段的宏觀通量。我們以多孔介質(zhì)中的非穩(wěn)定流問題為基礎(chǔ)，描述了構(gòu)造這個算法的策略。為了論證所發(fā)展的方法的有效性和精確性，就具有對數(shù)正態(tài)分布的飽和水力傳導(dǎo)度的隨機(jī)場，對多孔介質(zhì)中的二維地下水流問題進(jìn)行了數(shù)值試驗(yàn)。

17.獲得非均質(zhì)多孔介質(zhì)中非飽和水流的數(shù)值解是困難的，這不僅是因?yàn)樽匀唤缍嗫捉橘|(zhì)的相關(guān)物理特征參數(shù)的空間變異性而且還由于在處理非線性時所引起的數(shù)學(xué)問題。我們提出了一個多尺度有限元線性化格式 （Multiscale Finite Element Linearization Scheme, MSFELS） 用來有效地模擬在跨越多個尺度的非均質(zhì)多孔介質(zhì)中的非飽和流動問題。這種方法的中心目標(biāo)是準(zhǔn)確和有效地在粗網(wǎng)格上獲得具有非均質(zhì)系數(shù)的Richards方程的大尺度解而不用詳細(xì)地在所有細(xì)尺度上求解。這個方法的基本思想是運(yùn)用Slodicka線性松弛近似格式來解決方程的非線性且使用多尺度有限元基函數(shù)來考慮方程系數(shù)的空間變異性。我們描述了構(gòu)建這個方法的原理，給出了相應(yīng)的算法。為了說明所提出的方法的有效性和精確性，對具有周期和隨機(jī)產(chǎn)生的對數(shù)正態(tài)水力傳導(dǎo)度的非飽和流動方程進(jìn)行了數(shù)值試驗(yàn)。

18.為了求解具有在小尺度上定義的非均質(zhì)系數(shù)的井流問題，我們提出了一個修改的多尺度有限單元法（Modified Multiscale Finite Element Method, MMSFEM ） 。該方法的關(guān)鍵思想是：使用服從于一般邊界條件的局部井驅(qū)使流動問題的細(xì)尺度解，來確定井附近區(qū)域的多尺度基函數(shù)的邊界條件。這樣，這些基函數(shù)不僅適應(yīng)于水力參數(shù)的局部特性而且適應(yīng)于井附近壓力場的局部變化。我們在對具有隨機(jī)對數(shù)正態(tài)分布的水力傳導(dǎo)度場所作的數(shù)值試驗(yàn)中，既考慮了由抽水井驅(qū)動的穩(wěn)態(tài)流問題也考慮了非穩(wěn)定流問題。數(shù)值結(jié)果表明：對于井驅(qū)動的地下水流，相對于參考的細(xì)尺度結(jié)果，這個修改的方法比標(biāo)準(zhǔn)的多尺度有限單元法能夠提供更加精確的粗尺度模擬。

19.估算氮在土壤中淋溶的挑戰(zhàn)性源自這種化合物在其中所發(fā)生的復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物過程�？紤]土壤中的非穩(wěn)定水流、表施氮的輸入、初始?xì)埩舻�和氮的主要轉(zhuǎn)化對硝態(tài)氮淋溶過程的影響，我們發(fā)展了傳遞函數(shù)模型（Transfer Function Model, TFM）來模擬田間的硝態(tài)氮出流濃度。在這個模型中氮的轉(zhuǎn)化包括固持、礦化、揮發(fā)和植物吸收。在硝態(tài)氮的概率密度函數(shù)中，我們引入了一個權(quán)重因子來量化表施和殘留氮對硝態(tài)氮淋溶的貢獻(xiàn)。在冬小麥和夏玉米生育期進(jìn)行了196天的田間試驗(yàn)。沿著兩個土壤剖面測定了土壤水勢和硝態(tài)氮濃度。在研究期間的測量深度為2米，其中：1米以上的間隔為10厘米；1米以下的間隔為20厘米。試驗(yàn)數(shù)據(jù)和傳遞函數(shù)的模擬結(jié)果進(jìn)行了對比，表明：所發(fā)展的模型對氮的淋溶過程和2米深度處氮的淋溶總量都提供了合理的預(yù)測。結(jié)果還表明：在傳遞函數(shù)中考慮非穩(wěn)定水流條件和氮的轉(zhuǎn)化作用顯著地提高了估算的精度。與測量數(shù)據(jù)的對比表明：考慮和不考慮非穩(wěn)定水流和氮的轉(zhuǎn)化，將導(dǎo)致所估算的氮的總淋溶量的相對誤差分別為1%和20%。具有權(quán)重因子的傳遞函數(shù)能夠用于估算表施和殘留氮對田間淋溶過程的貢獻(xiàn)。

20.飽和水力傳導(dǎo)度的測定對于理解和模擬田間尺度的水文過程是重要的。在探討雙環(huán)入滲儀的尺寸是如何影響測量的水力傳導(dǎo)度方面，迄今為止系統(tǒng)化的研究較少。為了確定這種尺寸效應(yīng)，我們在7個地點(diǎn)使用4組不同尺寸的雙環(huán)入滲儀測量了飽和水力傳導(dǎo)度。內(nèi)環(huán)直徑分別是20cm、40cm、80cm、120cm。我們還開展了詳細(xì)的數(shù)值模擬研究來闡明在非均質(zhì)土壤中雙環(huán)入滲儀的內(nèi)徑尺寸是如何影響測量的水力傳導(dǎo)度。田間實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果都表明：測量的水力傳導(dǎo)度的變異性對于較小的內(nèi)徑（即小于40cm）要大些，隨著環(huán)徑的增大，這種變異性逐漸減小。我們的研究顯示出：在土壤空間變異性高的地方，為了獲得可靠的測量，入滲儀具有較大的內(nèi)徑（一般大于80 cm）是必要的。

21.我們推廣有限差分異質(zhì)多尺度方法 （Finite Difference Heterogeneous Multiscale Method, FDHMM）來模擬隨機(jī)多孔介質(zhì)中的非穩(wěn)定非飽和水流問題。這個數(shù)值方法是基于在不同的網(wǎng)格水平上對原方程使用兩種不同的格式，該方法獲得數(shù)值結(jié)果所需要的花費(fèi)比求解原方程要低。這個數(shù)值方法的主要特色在于宏觀模型所需的數(shù)據(jù)是通過在稀疏的空間域上求解微觀模型來提供的。所編制的程序通過Richards方程的線性模型加以驗(yàn)證�？紤]兩種不同的本構(gòu)關(guān)系，我們把這種數(shù)值方法應(yīng)用于包括不同的土壤質(zhì)地和邊界條件的幾個測試?yán)�子中。在�?yīng)用FDHMM模擬非均質(zhì)非飽和土壤中的水流問題時，對于局部微觀模型的求解，我們既考慮 Dirichlet 邊界也考慮周期邊界。數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明：FDHMM能夠有效地模擬特定土壤中的非穩(wěn)定非飽和水流問題。數(shù)值實(shí)驗(yàn)還表明：FDHMM能夠獲得準(zhǔn)確的全局質(zhì)量守恒且是一個全局收斂的算法，此外，對于特定的標(biāo)準(zhǔn)差，隨機(jī)系數(shù)的相關(guān)長度對這個方法的精度具有相對較小的影響。

22.我們提出了一種自適應(yīng)多尺度有限元方法（Adaptive Multiscale Finite Element Method, AMSFEM）來求解跨越多個尺度的非均質(zhì)多孔介質(zhì)中的非飽和水流問題。主要的目標(biāo)是設(shè)計一種數(shù)值方法，使其能夠不經(jīng)過在每個時間步長內(nèi)分辨所有的小尺度細(xì)節(jié)就能夠自適應(yīng)地捕捉到粗尺度網(wǎng)格上解的大尺度行為。這一目標(biāo)的完成是通過構(gòu)造能夠自適應(yīng)于非飽和水力傳導(dǎo)度場的時間變化的多尺度基函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。我們方法的關(guān)鍵思想是使用基于非飽和水力傳導(dǎo)度場的時間變化的一個判據(jù)來確定何時何地更新我們的多尺度基函數(shù)。因而，這些基函數(shù)能夠動態(tài)地計算方程系數(shù)的空間變異和時間變化。 我們詳細(xì)地描述了構(gòu)造這一方法的原理并給出了實(shí)現(xiàn)該方法的一個算法。為了論證所提出的方法的有效性和準(zhǔn)確性，我們對具有隨機(jī)生成的對數(shù)正態(tài)的水力參數(shù)的非飽和水流方程進(jìn)行了數(shù)值實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：在整個自適應(yīng)的模擬中，只有很小部份的多尺度基函數(shù)需要重新計算，這種自適應(yīng)方法的精度水平要高于基函數(shù)不隨水力傳導(dǎo)度時間變化而更新的多尺度有限元技術(shù)。

23.已經(jīng)證明連續(xù)時間隨機(jī)游走（Continuous Time Random Walk, CTRW）模型提供了一種普遍而有效的方法來定量化模擬實(shí)驗(yàn)室、田間、及數(shù)值條件下非均質(zhì)介質(zhì)中的溶質(zhì)運(yùn)移行為。在我們的研究中，首先通過曲線匹配運(yùn)用該模型來描述物理或（和）化學(xué)非平衡條件下土壤中的吸附性溶質(zhì)的運(yùn)移行為。擬合結(jié)果顯示，CTRW模型的模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)具有很好的一致性。緊接著，鑒于CTRW模型中的參數(shù)無法直接或比較容易地獲得，我們提出另一種不同于曲線擬合的方法來估計這些參數(shù)，該方法在估計這些參數(shù)時并不依賴于待模擬的溶質(zhì)穿透曲線。我們利用HYDRUS-1D模型在一定范圍的流速（v）和吸附參數(shù)（R）的條件下生成了大量的溶質(zhì)穿透曲線，然后利用這些人工數(shù)據(jù)進(jìn)行了一系列的數(shù)值試驗(yàn)，探討了CTRW模型參數(shù)與這兩個可通過獨(dú)立實(shí)驗(yàn)測得的參數(shù)（v 和 R）之間的關(guān)系。基于這些人工數(shù)據(jù)集，我們得到了CTRW參數(shù)與v及R之間一系列的回歸關(guān)系，這些回歸關(guān)系可以很方便地作為一種估計或預(yù)測模型來評價土壤中穩(wěn)態(tài)流條件下的吸附性溶質(zhì)的運(yùn)移行為。為了驗(yàn)證這些關(guān)系的有效性，我們將其應(yīng)用于多組文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)資料中。應(yīng)用的結(jié)果表明我們所提出的方法對于所選用的大多數(shù)實(shí)測數(shù)據(jù)給出了合理的預(yù)測結(jié)果，從而說明我們的方法或許提供了一種可供選擇的方式來有效地預(yù)測土壤中的吸附性溶質(zhì)的運(yùn)移行為。盡管文中呈現(xiàn)的回歸關(guān)系是在特定的流速和吸附條件下獲得的，然而，我們提出的方法論是普遍的，或許這種方法可以被推廣到預(yù)測其他流速和吸附條件下的吸附性溶質(zhì)的運(yùn)移行為。

24.飽和水力傳導(dǎo)度是最重要的土壤物理特性之一。土壤特性內(nèi)在的空間變異性要求我們必須獲得充分且可靠的飽和水力傳導(dǎo)度數(shù)據(jù)才能減小水文模擬中的不確定性。本研究中，我們在貝葉斯層次模型的框架下，結(jié)合了尺度提升算法和一種自適應(yīng)的馬爾科夫鏈蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo，MCMC）抽樣技術(shù)，即延遲拒絕自適應(yīng)Metropolis算法（Delayed Rejection Adaptive Metropolis，DRAM），在已知粗尺度上飽和水力傳導(dǎo)度的空間分布以及細(xì)尺度上飽和水力傳導(dǎo)度的先驗(yàn)信息的條件下，重構(gòu)出細(xì)尺度上的飽和水力傳導(dǎo)度的空間分布。運(yùn)用這種層次模型框架，我們建立了細(xì)尺度上飽和水力傳導(dǎo)度場的后驗(yàn)分布。該后驗(yàn)分布整合了不同尺度上所有的已知信息，并且嵌入了一個非顯式的尺度提升算子，特別地，該分布還具有高維的特點(diǎn)。后驗(yàn)分布這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)造成了對其進(jìn)行抽樣模擬時在計算上的挑戰(zhàn)和困難，為此，我們采用了DRAM抽樣方法，在一定程度上克服了這種困難。為了清楚地闡述上述建模過程和所用的算法及步驟，我們首先以兩個人工算例分別展示了兩個尺度和三個尺度上的飽和水力傳導(dǎo)度的數(shù)據(jù)整合過程。進(jìn)一步，我們將該方法應(yīng)用到位于中國西北的一個實(shí)驗(yàn)地，利用分布于空間上的大量原位測量的飽和水力傳導(dǎo)度數(shù)據(jù)驗(yàn)證了方法的有效性。接下來，我們進(jìn)行了一系列具有代表性的數(shù)值試驗(yàn)，旨在說明所用方法的能力及適用性，這些數(shù)值試驗(yàn)涵蓋了一個寬范圍的土壤條件，包括：不同水平的空間非均質(zhì)性、不同的相關(guān)長度和不同程度的各向異性�？傊�，大量的算例表明，結(jié)合了尺度提升算法和DRAM抽樣策略的貝葉斯層次模型為整合不同尺度的飽和水力傳導(dǎo)度提供了一種切實(shí)可行的模擬方法。我們采用數(shù)值試驗(yàn)進(jìn)行的研究，為該方法提供了一個廣泛的數(shù)值驗(yàn)證，同時也展示了方法的適用性和局限性。

25.全面認(rèn)識水量平衡的所有組分對灌溉農(nóng)業(yè)中優(yōu)化水的利用是必不可少。然而，根據(jù)所需的時間間隔以及由于過程的復(fù)雜性，大部分水量平衡組分是非常難以測定的。非飽和帶模型是對農(nóng)業(yè)管理如何影響作物利用水的效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測的有用工具，它能從農(nóng)業(yè)水利用的極小化角度來優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。對于中國西北民勤縣的灌溉區(qū)域，我們應(yīng)用描述水的運(yùn)動和作物生長的、具有物理機(jī)理的一維農(nóng)業(yè)水文學(xué)模型SWAP（Soil-Water-Atmosphere-Plant）來顯示多點(diǎn)位的水量平衡組分。該模型具有在時間和空間上從一個變化水平來提取模擬過程的能力。通過使用參數(shù)估計程序PEST，蒸散（ET）通量的反演模擬被用于標(biāo)定土壤水力函數(shù)。由NOAAAVHRR衛(wèi)星影像，表面能量平衡系統(tǒng)（SEBS）被用于估計真實(shí)的ET通量。我們以小麥作為試驗(yàn)作物在民勤縣的15個不同地點(diǎn)進(jìn)行了模擬，但是只有3個地點(diǎn)被用來進(jìn)行模型標(biāo)定和評價。對整個小麥生長季節(jié)的模擬周期為2004年4月到2004年7月30日，我們在所有點(diǎn)位上都進(jìn)行了詳細(xì)的分析。SWAP所模擬的土壤水動態(tài)良好，這表明，分布式的SWAP模擬是分析所有水量平衡組分的一個有用工具。

26.雙環(huán)入滲儀被廣泛用于測量野外土壤的飽和水力傳導(dǎo)度。一個入滲儀的內(nèi)環(huán)尺寸和外環(huán)尺寸（緩沖指數(shù)的兩個因素）影響著飽和水力傳導(dǎo)度的測定。關(guān)于雙環(huán)入滲儀的內(nèi)環(huán)和外環(huán)尺寸對野外飽和水力傳導(dǎo)度測量的聯(lián)合作用迄今很少有系統(tǒng)的研究。我們通過使用具有6個內(nèi)環(huán)直徑（10、 20、 40、 80、 120 和 200 cm）且對每個環(huán)徑有4個緩沖指數(shù)（0.2、0.33、0.5 和 0.71）的24個入滲儀，進(jìn)行了7224次數(shù)值模擬，旨在研究用于可靠的飽和水力傳導(dǎo)度測量的內(nèi)、外環(huán)尺寸的最優(yōu)結(jié)合。結(jié)果顯示：在實(shí)際中，內(nèi)環(huán)尺寸是比緩沖指數(shù)本身（或外環(huán)尺寸）更重要的一個應(yīng)當(dāng)被考慮的因素，為了獲得野外土壤飽和水力傳導(dǎo)度的可靠的原位測量，我們建議與一個外環(huán)相組合的內(nèi)環(huán)直徑應(yīng)該較大（在大多數(shù)情況下，直徑大于等于80 cm且緩沖指數(shù)大于等于0.33）。

27.我們發(fā)展了一種尺度提升方法用于模擬淹灌條件下水平方向呈非均質(zhì)的非飽和帶中的土壤水流�；�于流管模型假設(shè)和帶有五參數(shù)的 van Genuchten-Mualem 土壤水力函數(shù)，通過使用時間和空間變量及壓力頭的無量綱形式而將Richards方程無量綱化。盡管強(qiáng)烈依賴于尺度的參數(shù)Ks和alpha在轉(zhuǎn)化后的Richards方程中不存在，但是弱依賴于尺度的參數(shù)n仍存在于這個轉(zhuǎn)化后的方程中，而且參數(shù)alpha被引入到轉(zhuǎn)化后的初始和邊界條件中。因此，在我們的尺度提升算法中也引入一種冪率平均技術(shù)。與傳統(tǒng)的數(shù)值方法相比，我們的方法只需要數(shù)值求解一次變換后的Richards方程并回代到無量綱變量的表達(dá)式中就能獲得每個土柱的壓力頭分布和所有土柱中土壤水動態(tài)的均值和方差，而傳統(tǒng)的Richards方程對每個土柱都必須求解一次。這個新的算法用兩個數(shù)值實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了標(biāo)定，在這兩個涉及不同土壤質(zhì)地的實(shí)驗(yàn)中，作為時間和深度函數(shù)的土壤含水量被較好地模擬。Alpha和n的不同組合被用來比較數(shù)值模擬的精度：n對模擬結(jié)果影響不大而alpha對模擬結(jié)果有相當(dāng)明顯的影響。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這個新方法的數(shù)值有效性，我們采用相應(yīng)于冪率平均技術(shù)的指數(shù)p（p=0; p=+1; p=-1; p= +0.5; p=-0.5）的有效alpha值進(jìn)行了更多的數(shù)值實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示：對具有平衡的初始壓力頭剖面的實(shí)驗(yàn)1和具有定常的初始壓力頭剖面的實(shí)驗(yàn)2，對特定深度的濕潤鋒的模擬結(jié)果與傳統(tǒng)數(shù)值方法的結(jié)果具有一致性且模擬的壓力頭誤差小。總之，我們所提出的方法能用于尺度提升在水平方向上呈現(xiàn)非均質(zhì)性的土壤中非飽和水流的特性。

28.以所采集的北京市海淀區(qū)東北旺試驗(yàn)站大量的田間試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，我們對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模型（Agricultural Production Systems Simulator, APSIM）的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的參數(shù)靈敏度分析與標(biāo)定。結(jié)果顯示：標(biāo)定模擬的土壤剖面體積含水量動態(tài)的精度較高，平均相對誤差為13.41%；標(biāo)定模擬的土壤剖面硝態(tài)氮濃度動態(tài)的精度較低，平均的相對誤差為31.38%；標(biāo)定模擬的冬小麥葉面積指數(shù)、生物量和產(chǎn)量的平均相對誤差分別為36.49%、24.18%和32.31%；標(biāo)定模擬的夏玉米葉面積指數(shù)、生物量和產(chǎn)量的平均相對誤差分別為31.76%、35.84%和26.44%。以上標(biāo)定模擬的精度就田間實(shí)際情況而言，總體是可以接受的。經(jīng)過參數(shù)標(biāo)定后的APSIM模型將為深入探討不同農(nóng)田管理措施下水氮利用效率的長期動態(tài)提供較可靠的定量分析手段。

29.通過田間試驗(yàn)的方法，定量化地研究長時間尺度冬小麥和夏玉米產(chǎn)量、水分利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力對不同農(nóng)田管理措施的響應(yīng)是困難的。我們應(yīng)用經(jīng)過參數(shù)的靈敏度分析與標(biāo)定后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模型（Agricultural Production Systems Simulator, APSIM），以北京市海淀區(qū)東北旺試驗(yàn)站為背景，探討了不同灌溉、施氮、種植日期和種植密度等農(nóng)藝措施下冬小麥和夏玉米的產(chǎn)量、水分利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力的變化，以期探尋適合當(dāng)?shù)靥囟�氣候、土壤條件下的既能保證糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)又能達(dá)到水氮資源高效利用的田間管理措施。首先根據(jù)所搜集的1985-2005年統(tǒng)計年鑒中的產(chǎn)量數(shù)據(jù)對參數(shù)標(biāo)定后的模型作了進(jìn)一步的驗(yàn)證，結(jié)果顯示：冬小麥和夏玉米產(chǎn)量的模擬值與年鑒統(tǒng)計值之間的平均相對誤差分別是43.16%和20.90%。夏玉米產(chǎn)量的模擬精度要高于冬小麥產(chǎn)量的模擬精度。運(yùn)用驗(yàn)證后的模型，基于所設(shè)計的9種不同的水氮管理情景進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果表明：冬小麥在播前、拔節(jié)和開花期分別灌溉75 mm；豐水年和平水年夏玉米在播前灌溉31 mm，枯水年夏玉米在播前和抽穗期分別灌溉20.29 mm，特枯水年夏玉米在播前和抽穗期分別灌溉84.47 mm；冬小麥在播前和拔節(jié)期分別施入氮肥43.33 kg/ha和86.67 kg/ha，夏玉米在苗期和大喇叭口期分別施入氮肥40 kg/ha和80 kg/ha。這樣的節(jié)水省氮灌溉施氮方案不僅能夠獲得較高的糧食產(chǎn)量，還能獲得較高的水分利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力。在此方案的基礎(chǔ)上，我們又對冬小麥晚播與增密及夏玉米晚收的情景進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明：通過這一農(nóng)藝措施，可以使冬小麥、夏玉米的產(chǎn)量再提高7.09%和19.38%，冬小麥、夏玉米的水分利用效率可進(jìn)一步提高8.72%和33.34%，冬小麥、夏玉米的氮肥偏生產(chǎn)力可進(jìn)一步提高7.09%和19.38% 。

30.提高水氮利用效率的模擬研究對農(nóng)業(yè)節(jié)水與省氮的田間管理措施的制定具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我們利用收集的山東省禹城試驗(yàn)站田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)對根系層水質(zhì)模型（Root Zone Water Quality Model, RZWQM）的有關(guān)輸入?yún)��?shù)進(jìn)行了靈敏度分析和標(biāo)定。參數(shù)標(biāo)定后的模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果的對比顯示：土壤體積含水量模擬值的均方根差和平均相對誤差分別為0.069cm3 cm-3和-8.57%；土壤硝態(tài)氮含量模擬值的均方根差和平均相對誤差分別為41.41mg/kg和-69.56%；在冬小麥-夏玉米輪作體系下，作物吸氮量模擬值的均方根差和平均相對誤差分別為97.8kg/ha和50.6%；作物地上部生物量和產(chǎn)量模擬值的均方根差分別為2392kg/ha和2239kg/ha，平均相對誤差分別為32.8%和22.2%；葉面積指數(shù)模擬值的均方根差和平均相對誤差分別為2.83和243.8%。模擬結(jié)果表明：RZWQM能夠較好地模擬冬小麥-夏玉米輪作體系中土壤水分動態(tài)和作物地上部生物量及產(chǎn)量，可用于模擬分析農(nóng)田水氮利用效率。但該模型在禹城試驗(yàn)站對土壤硝態(tài)氮含量和葉面積指數(shù)模擬精度欠佳的原因有待進(jìn)一步分析。

31.在對根系層水質(zhì)模型 （Root Zone Water Quality Model, RZWQM） 的參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析和標(biāo)定的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步驗(yàn)證了RZWQM對1960-2005年山東省禹城試驗(yàn)站冬小麥-夏玉米輪作制度下的冬小麥和夏玉米產(chǎn)量、水分利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力的模擬能力。模擬的冬小麥和夏玉米產(chǎn)量與禹城市農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒顯示的1985年至2005年的產(chǎn)量進(jìn)行的對比表明：經(jīng)過標(biāo)定后的RZWQM能夠較好地模擬夏玉米產(chǎn)量（平均相對誤差為-13.3%），可以模擬冬小麥產(chǎn)量在年際間的變化趨勢（平均相對誤差-54.2%）。接著，針對所設(shè)計的9種節(jié)水和省氮的灌溉與施氮方案開展了大量的模擬情景分析，兼顧糧食產(chǎn)量和水氮利用效率的較優(yōu)情景是：冬小麥在播前、拔節(jié)和開花期各灌溉75mm的水；夏玉米當(dāng)平水年和豐水年時在播前灌溉一次56mm的水，當(dāng)枯水年時在播前和抽穗期各灌溉83.8mm的水，當(dāng)特枯水年時在播前和抽穗期各灌溉111mm的水。冬小麥在播前和拔節(jié)期分別施氮77.7kg/ha和155.3kg/ha，整個生育期施氮量為233kg/ha；夏玉米在苗期（播后5天）和大喇叭口期各施氮70.7kg/ha和141.3kg/ha，整個生育期施氮量為212kg/ha。這樣優(yōu)化的灌溉與施氮方案能夠取得較好的增產(chǎn)效果和較高的水氮利用效率，即：冬小麥-夏玉米輪作體系的糧食產(chǎn)量為10302kg/ha、水分利用效率為1.40kg/m3、氮肥偏生產(chǎn)力為23.2kg/kg

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16. Jianbin Lai, Yi Luo and Li Ren, Buffer-Index Effects on Hydraulic Conductivity by Using Numerical Simulations of Double-Ring Infiltration. Soil Science Society of America Journal. 2010, Volume 74: Number 5, 1526-1536.

17. Meng Mao and Li Ren,An upscaling approach to simulate unsaturated flow in horizontally heterogeneous soils at field scale underflood irrigation. Agricultural Water Management. 2010, 97, 2020-2028. doi:10.1016/j.agwat.2009.03.003.

18. Chao Li and Li Ren, Estimating of Unsaturated Soil Hydraulic Parameters Using Ensemble Kalman Filter. Vadose Zone Journal. 2011, Vol. 10. 1205-1227, doi:10.2136/vzj2010.0159.

19.Jianbin Lai, Yi Luo and Li Ren, Numerical Evaluation of Depth Effects of Double-ring Infiltrometer on Soil Saturated Hydraulic Conductivity Measurement. Soil Science Society of America Journal. 2012, accepted.

20. Chen Sun and Li Ren, Assessment of Surface Water Resources and Evapotranspiration in the Haihe River Basin of China using SWAT Model.Hydrological Processes, 2012, corrected proof.

國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊論文：

1.任理，野外條件下非飽和土壤水力傳導(dǎo)度的確定，水利學(xué)報，1989年第11期，49—55頁（該文獲河南省第二屆青年自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文三等獎）。

2.任理，有限解析法在求解非飽和土壤水流問題中的應(yīng)用，水利學(xué)報，1990年第10期，55—61頁(該文獲《全國第一屆水力學(xué)、水文水資源學(xué)青年學(xué)術(shù)討論會》優(yōu)秀論文獎)。

3.任理，求解對流—彌散問題的混合拉普拉斯變換有限單元法，水利學(xué)報，1995年第4期，56—61頁(該文獲北京水利學(xué)會青年優(yōu)秀科技論文一等獎)。

4.沈榮開 任理 張瑜芳，夏玉米麥秸全覆蓋下土壤水熱動態(tài)的田間試驗(yàn)和數(shù)值模擬，水利學(xué)報，1997年第2期，14—21頁。

5.任理，混合拉普拉斯變換有限單元法計算二維地下水溶質(zhì)運(yùn)移問題，水利學(xué)報，1997年第4期，17—25頁(該文獲北京水利學(xué)會青年優(yōu)秀科技論文二等獎)。

6.任理 張瑜芳 沈榮開，條帶覆蓋下土壤水熱動態(tài)的田間試驗(yàn)和模型建立，水利學(xué)報，1998年第1期，76—84頁。

7.任理 李保國 曾凡 邢維玲 土壤溶質(zhì)運(yùn)移兩種新的求參方法的應(yīng)用研究，水利學(xué)報，1999年第11期，1—6頁。

8.任理 劉兆光 李保國，非穩(wěn)定流條件下非飽和均質(zhì)土壤溶質(zhì)運(yùn)移的傳遞函數(shù)解，水利學(xué)報，2000年第2期，7—15頁。

9.任理 袁福生 張福鎖，土壤中硝態(tài)氮淋洗的傳遞函數(shù)模擬和預(yù)報，水利學(xué)報，2001年第4期，21—27頁。

10.任理 馬軍花，考慮土壤中硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化作用的傳遞函數(shù)模型，水利學(xué)報，2001年第5期，38—44頁。

11.任理 袁福生 張福鎖，土壤剖面硝態(tài)氮濃度分布的隨機(jī)—對流傳遞函數(shù)模擬，水利學(xué)報，2002年第2期，54—60頁。

12.任理 毛萌，應(yīng)用傳遞函數(shù)模型預(yù)報農(nóng)藥阿特拉津在土壤中的運(yùn)移，水利學(xué)報，2002年第4期，39—45頁。

13.任理 劉兆光 馬軍花 李保國，考慮殘留氮對非穩(wěn)定流場硝態(tài)氮淋失貢獻(xiàn)的傳遞函數(shù)模型：I. 地中滲透計驗(yàn)證，水利學(xué)報，2003年第11期，26-33。

14.任理 馬軍花 劉兆光 李保國，考慮殘留氮對非穩(wěn)定流場硝態(tài)氮淋失貢獻(xiàn)的傳遞函數(shù)模型：II. 農(nóng)田應(yīng)用，水利學(xué)報，2003年第12期，32-40。

15.馬軍花 任理 龔元石 K.Stahr, 冬小麥生長條件下土壤氮素運(yùn)移動態(tài)的數(shù)值模擬，水利學(xué)報,2004年第3期，103-110。

16.毛萌 任理，室內(nèi)滴灌施藥條件下阿特拉津在土壤中運(yùn)移規(guī)律的研究 I. 物理模擬與參數(shù)確定， 水利學(xué)報，2005年第5期，581-587。

17.毛萌 任理，室內(nèi)滴灌施藥條件下阿特拉津在土壤中運(yùn)移規(guī)律的研究 II. 數(shù)值仿真， 水利學(xué)報，2005年第6期，746-753。

18.馬軍花 任理，考慮水力學(xué)和礦化參數(shù)空間變異下土壤水氮運(yùn)移的數(shù)值分析，水利學(xué)報，2005年第9期，1067-1076。

19.賀新光 任理，求解非均質(zhì)多孔介質(zhì)中非飽和水流問題的一種自適應(yīng)多尺度有限元方法 I. 數(shù)值格式，水利學(xué)報，2009年第1期，38-45。

20.賀新光 任理，求解非均質(zhì)多孔介質(zhì)中非飽和水流問題的一種自適應(yīng)多尺度有限元方法 II.數(shù)值結(jié)果，水利學(xué)報，2009年第1期，138-144。

21.陳福來 任理，有限差分異質(zhì)多尺度方法求解非飽和土壤水流問題的計算效率 I. 數(shù)值方法，水利學(xué)報，2010年第6期，640-645。

22.陳福來 任理，有限差分異質(zhì)多尺度方法求解非飽和土壤水流問題的計算效率 II. 數(shù)值實(shí)驗(yàn)，水利學(xué)報，2010年第7期，771-777。

23.毛萌 任理，除草劑莠去津在實(shí)驗(yàn)室和農(nóng)田尺度土壤中運(yùn)移模擬的主要研究進(jìn)展，水利學(xué)報，2010年第11期，1185-1194。

24.韓琳琳 任理，應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模型分析冬小麥－夏玉米輪作體系的農(nóng)田水氮利用效率 I. 模型參數(shù)的靈敏度分析與標(biāo)定，水利學(xué)報，2011年第9期，1044-1050。

25.韓琳琳 任理，應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模型分析冬小麥－夏玉米輪作體系的農(nóng)田水氮利用效率 II. 模型的模擬驗(yàn)證與情景分析，水利學(xué)報，2011年第10期，1185-1191。

26.張芊 任理，應(yīng)用根系層水質(zhì)模型分析冬小麥－夏玉米輪作體系的農(nóng)田水氮利用效率 I. 模型參數(shù)的靈敏度分析與標(biāo)定，水利學(xué)報，2012年第2期，84-90。

27.張芊 任理，應(yīng)用根系層分析冬小麥－夏玉米輪作體系的農(nóng)田水氮利用效率 II. 模型的驗(yàn)證與情景分析，水利學(xué)報，2012年第3期，81-89。

28.任理 秦耀東 王濟(jì)，非均質(zhì)飽和土壤鹽分優(yōu)先運(yùn)移的隨機(jī)模擬，土壤學(xué)報，2001年第38卷第1期，104-113。

29.崔建宇 任理 王經(jīng)國 張福鎖，有機(jī)酸影響礦物鉀釋放機(jī)理的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)模擬，土壤學(xué)報，2002年第39卷第3期，341-350。

30.任理 毛萌，阿特拉津在飽和砂質(zhì)壤土中非平衡運(yùn)移的模擬，土壤學(xué)報，2003年第40卷第6期， 829-837。

31.毛萌 任理，農(nóng)田尺度降雨入滲—重分布條件下阿特拉津在非飽和土壤中淋溶風(fēng)險的評價，土壤學(xué)報，2005年第42卷第2期， 177-186。

32.毛萌 任理，農(nóng)田氣象條件下阿特拉津在土壤中淋溶動態(tài)的數(shù)值模擬，土壤學(xué)報，2006年第43卷第4期， 529-540。

33.來劍斌 羅毅 任理，雙環(huán)入滲儀的緩沖指標(biāo)對測定土壤飽和導(dǎo)水率的影響，土壤學(xué)報，2010年第47卷第1期， 19-25。

34.毛萌 任理，砂質(zhì)壤土中農(nóng)藥阿特拉津阻滯因子的研究，環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2003年第23卷第2期，276-281。

35.任理 毛萌 張仁鐸，穩(wěn)定流場飽和均質(zhì)土壤中農(nóng)藥淋溶動態(tài)預(yù)報模式的探討，環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2003年第23卷第6期，786-791。

36.任理 袁福生 張福鎖，冬小麥生長條件下土壤硝態(tài)氮淋洗的傳遞函數(shù)模擬和預(yù)報，生態(tài)學(xué)報，2004年第24卷第10期，2281-2288。

37.馬軍花 任理，冬小麥生育期農(nóng)田尺度下土壤硝態(tài)氮淋失動態(tài)的數(shù)值模擬，生態(tài)學(xué)報，2004年第24卷第10期，2289-2301。

38.王紹輝 任理 張福墁，日光溫室黃瓜栽培條件下土壤水分動態(tài)的數(shù)值模擬，農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 第16卷，第4期，2000年，110—114頁。

39.Li Jiusheng, Zhang Jianjun and Ren Li, Nitrogen distributions in soil under fertigation from a point source, Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2002, Vol. 18, No. 5,61-66.

40.任理，地下水溶質(zhì)徑向彌散問題的混合拉普拉斯變換有限單元解，水動力學(xué)研究與進(jìn)展，A輯，第9卷，第1期，1994年2月，37—43頁。

41.張瑜芳 沈榮開 任理，田間覆蓋保墑技術(shù)措施的應(yīng)用與研究，水科學(xué)進(jìn)展，第6卷，第4期，1995年12月，341—347頁。

42.任理 李春友 李韻珠，粘性土壤溶質(zhì)運(yùn)移新模型的應(yīng)用，水科學(xué)進(jìn)展，第6卷，第4期，1997年12月，321—328頁。

43.任理 李保國 葉素萍 楊立國，穩(wěn)定流場飽和均質(zhì)土壤鹽分遷移的傳遞函數(shù)解，水科學(xué)進(jìn)展, 第10卷，第2期，1999年6月，107-112頁。

44.任理 王濟(jì) 秦耀東，非均質(zhì)土壤飽和穩(wěn)定流中鹽分遷移的傳遞函數(shù)模擬，水科學(xué)進(jìn)展，第11卷，第4期，2000年12月，392-400頁。

45.李春友 任理 李保國，利用優(yōu)化方法求算van Genuchten方程參數(shù)，水科學(xué)進(jìn)展，第12卷，第4期，2001年12月，473-478頁。

46.毛萌 任理，有效參數(shù)的冪平均算法對農(nóng)田尺度阿特拉津淋溶動態(tài)數(shù)值模擬的影響，水科學(xué)進(jìn)展，第16卷，第2期，2005年3月，222-232頁。

47.秦耀東 任理 王濟(jì)，土壤大孔隙流研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，水科學(xué)進(jìn)展，第11卷，第2期，2000年6月，203-207頁。

48.李春友 任理 李保國，秸稈覆蓋條件下土壤水、熱、鹽耦合模型的研究進(jìn)展，水科學(xué)進(jìn)展，第11卷，第3期，2000年9月，325-332頁。

49.彭正萍 任理 李春儉 宋建蘭， 小麥幼苗吸收收H2PO4- 動態(tài)的室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)學(xué)模擬，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004年，37(3): 393-399。

50.毛萌 任理，阿特拉津的主要降解產(chǎn)物在土壤中轉(zhuǎn)化與運(yùn)移的研究進(jìn)展，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009年，42(5): 1690-1697。

51.吳其斌 任理，大地電導(dǎo)率儀探查堤壩隱患，水利水電技術(shù)，第30 卷，第2期，1999年2月，26—28頁。

52.姚雷 馬吉明 任理，渾水入滲滯留物的分布特征及影響因素的分析，水力發(fā)電，2004年第30卷第11期 ，20-23頁。

53.張建君 李久生 任理，滴灌施肥灌溉條件下土壤水氮運(yùn)移的研究進(jìn)展，灌溉排水，第21卷第2期，2002年6月，75-79。

54.國威 任理，根系帶水質(zhì)量模型參數(shù)靈敏度分析與標(biāo)定的研究，灌溉排水學(xué)報，第30卷第2期，2011年4月，5-9。

55.任理，野外非飽和土壤水動態(tài)的數(shù)值模擬，武漢水利電力學(xué)院學(xué)報，第24卷，第3期，1991年6月，354—360頁。

56.任理，求解地下水流問題的混合拉普拉斯變換有限差分法，武漢水利電力大學(xué)學(xué)報，第26卷，第5期，1993年10月，547—554頁。

57.任理，計算非飽和土壤水流問題的一種新差分格式，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，第21卷，1995年增刊(博士后論文專輯) ，52—55頁。

58.任理 李春友 李韻珠，層狀粘性土壤水分動態(tài)新模型的應(yīng)用，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998年第1期，57—62頁。

59.任理 李韻珠 楊小路，應(yīng)用山口模型反求吸附作用存在時飽和土壤的硝化速率，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998年第3期，90—94頁。

60.潘登 任理 王英男，漳衛(wèi)河平原農(nóng)業(yè)水資源高效利用的模擬研究 I. 參數(shù)率定和模擬驗(yàn)證，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011年第5期，13—19頁。

61.潘登 任理 王英男，漳衛(wèi)河平原農(nóng)業(yè)水資源高效利用的模擬研究 II. 水分生產(chǎn)函數(shù)的建立及灌溉制度優(yōu)化，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011年第5期，20—25頁。

62.任理，灰色系統(tǒng)理論在土壤水、地下水動態(tài)模擬和預(yù)報中的應(yīng)用，華北水利水電學(xué)院學(xué)報，1990年第2期，64—74頁。

國際學(xué)術(shù)會議的論文集論文和墻報論文及特邀報告：

1. Ren Li., Application of hybrid method to solute radial dispersion problem in subsurface flow，Transport of Contaminants in Vadose Zone and Prevention of Groundwater pollution, Workshop Proceedings, Nanjing, China，18-26 March 1997, Jiabao Zhang, Kurt Roth, Zhihong Cao and Hongxia Zhu (Eds.), The Southeastern University Press, 1999.4, 69-79.

2. L. Ren, and R. Zhang. A Laplace transform numerical method for convection-dispersion equation. Agronomy Abstracts, 91: 178. American Society of Agronomy/Soil Science Society of America National Meeting, Salt Lake City, Utah, October 31-November 4, 1999.

3. Zhang, R., H. Huang, and L. Ren. A generalized transfer function model for chemical transport in soils. Annual Meetings ABSTRACTS, American Society of Agronomy/Crop Science Society of America/Soil Science Society of America National Meeting, Minneapolis, Minnesota, November 5-9, 2000.

4. M. Mao L. Ren, and R. Zhang. Adsorption Characteristics of Atrazine in a Sandy Loamy Soil. (S01-mao061817-Poster). Annual Meetings ABSTRACTS, American Society of Agronomy/Crop Science Society of America/Soil Science Society of America, Indianapolis, November. 10-14, 2002.

5. Ren. L., M. Mao, and R. Zhang. Predicting pesticide leached in soils under steady-state water flow. Annual Meetings ABSTRACTS, American Society of Agronomy/Crop Science Society of America/Soil Science Society of America, Denver, Colorado, November. 2-6, 2003.

6. Ren Li Ma Junhua Gong Yuanshi and K.Stahr, Simulation of nitrogen transport, transformation and uptake in soil-water-crop system, “17th World Congress of Soil Science”, ABSTRACTS 3: 1012, Symposium 29: Urban and sub-urban soils: specific risks for human health (Urban agriculture), Type: oral, 14-21 August 2002, Bangkok, Thailand.

7. M. Mao, and L. Ren. Physical simulation and numerical modeling of transport of atrazine from trickle irrigation. (EGU05-A-00500, Poster A102, Geophysical Research Abstracts, Vol. 7, 00500, 2005). European Geosciences Union General Assembly, Vienna, 24-29 April 2005.

8. Ren, L., and M. Mao. Evaluation of a power averaging technique of effective parameters on simulation of atrazine transport at agricultural field scale. (EGU05-A-00502, Poster Z114, Geophysical Research Abstracts, Vol. 7, 00502, 2005). European Geosciences Union General Assembly, Vienna, 24-29 April 2005.

9. Li Ren, Meng Mao, Zhiming Chen and Renduo Zhang, An Upscaling Algorithm for Simulating Water Flow in Unsaturated Soils under Flood Irrigation at Field Scale, Poster 137-20, 18th World Congress of Soil Science, July 9-15, 2006, Philadelphia, Pennsylvania, USA.

10. Meng Mao and Li Ren, Numerical Simulation of Atrazine Leaching at Field Scale during Summer Maize Growing Season under Meteorological Condition, Poster 137-21, 18th World Congress of Soil Science, July 9-15, 2006, Philadelphia, Pennsylvania, USA.

11. L Ren, X He, Finite Volume Multiscale Finite Element Method for Solving the Groundwater Flow Problems in Heterogeneous Porous Media, Poster H14B-0069, Western Pacific Geophysics Meeting, 24-27 July 2006, Beijing, China.

12. J Ma, L Ren, Numerical Analysis on Spatial Variability of Nitrogen Transport at Field Scale: A Case study in North China Plain, Poster H44E-07, Western Pacific Geophysics Meeting, 24-27 July 2006, Beijing, China.

13. L Ren, Uttam Kumar Singh, Kang Shaozhong, R. K. Jhorar, Simulation of Water Flow for Some Soils of Northwest China by Using Agro-hydrological Model, Remote Sensing and GIS Techniques, Oral talk, International Symposium on Flood Forecasting and Water Resources Assessment for IAHS-PUB, September 28-30, 2006, Beijing, China.

14. Li Ren, Junhua Ma, Numerical Simulation on Nitrogen Transport in Agricultural soils, The 34th Congress of International Association of Hydrogeologists, Theme: Groundwater- Present Status and Future Task, Abstracts: 257, October 9-13, 2006, Beijing, China.

15. Meng Mao, Li Ren, Numerical Simulation of Atrazine Leaching in Soils under Agricultural Meteorological Condition, The 34th Congress of International Association of Hydrogeologists, Theme: Groundwater- Present Status and Future Task, Abstracts: 256, October 9-13, 2006, Beijing, China.

16. Li Ren andXinguang He, Finite Volume Multiscale Finite Element Method for Solving the Groundwater Flow Problems in Heterogeneous Porous Media, Invited Speaker, Abstracts-Minisymposia Sessions, Inaugural Conference on Computational Methods in Energy and Environmental Research, 23, July 9-12, 2007, Beijing, China.

17. Li Ren and Jianbin Lai, Assessing the Size Dependency of Measured Hydraulic Conductivity Using Double-Ring Infiltrometers and Numerical Simulation, Invited Speaker, 2nd International Soil Moisture Working Group Meeting, November 14-15, 2007, Beijing, China.

18. Li Ren and Na Li, Application and Assessment of a Multiscale Data Integration Method to Saturated Hydraulic Conductivity in Soil, International Groundwater Forum 2010 Securing Groundwater in a Changing World, July 8-9, 2010, Beijing, China.

19. Na Li and Li Ren, Application and Assessment of a Multiscale Data Integration Method to Saturated Hydraulic Conductivity in Soil, International Workshop on Frontiers of Hydropedology and Earth’s Critical Zone: Research and Applications, July 11-13, 2010, Beijing, China.

20. Li Ren, Jianbin Lai, Evaluating the Scale Dependency of Measured Hydraulic Conductivity Using Double-ring Infiltrometers and Numerical Simulation, Poster Number P-0177, 19th World Congress of Soil Science, August 1-6, 2010, BRISBANE, AUSTRALIA.

21. Meng Mao Li Ren, Lijuan Huo and Shefang Yin, Effects of Ionic Strength and Temperature on Adsorption of Atrazine, Deethylatrazine and Deisopropyatrazien in an Alkaline Sandy Loam, Poster Number P-0293, 19th World Congress of Soil Science, August 1-6, 2010, BRISBANE, AUSTRALIA.

22. Li Ren and Na Li, A New Method for Parameter Estimation of Sorbing Solute Transport in Soil, 2010 Taipei International Conference on the Investigation, Remediation and Management of Soil and Groundwater Contaminated Sites, October 27, 2010, Taipei, Taiwan.

23. Na Li and Li Ren, Application and Assessment of a Multiscale Data Integration Method to Saturated Hydraulic Conductivity in Soil, 5th International Symposium on IWRM, 3rd International Symposium on Methodology in Hydrology, November 19-21, 2010, Nanjing, China.

24. Li Ren and Na Li, Application of Continuous Time Random Walk Theory to Nonequilibrium Transport in Soil, 5th International Symposium on IWRM, 3rd International Symposium on Methodology in Hydrology, November 19-21, 2010, Nanjing, China.

25. Na Li and Li Ren, Characterization ofSaturated Hydraulic Conductivity Field Using a Bayesian HierarchicalModeling Framework and the Delayed Rejection Adaptive Metropolis Algorithm,The Third International Symposium of IAHS-PUB-CHINA, Predictions in Ungauged Basins: Theory and Practice, December 5-7, 2010, Beijing, China.

26. Chen Sun and Li Ren, Simulating Streamflow, Evapotranspiration and Crop Yields Using SWAT model in the Zhangwei River Basin, Hai River Basin,The Third International Symposium of IAHS-PUB-CHINA, Predictions in Ungauged Basins: Theory and Practice, December 5-7, 2010, Beijing, China.

27. N Li and L Ren, Application and Assessment of a Multi-scale Data Integration Method to Saturated Hydraulic Conductivity in Soil,Pedometrics 2011-Innovations in Pedometrics, The Pedometrics Commission of The IUSS, The Czech University of Life Sciences Prague and The Czech Society of Soil Science, Trest, Czech Republic, August 31 September 02, 2011.

28. L Ren and Ch Li, Estimation of Unsaturated Soil Hydraulic Parameters Using Ensemble Kalman Filter,Pedometrics 2011-Innovations in Pedometrics, The Pedometrics Commission of The IUSS, The Czech University of Life Sciences Prague and The Czech Society of Soil Science, Trest, Czech Republic, August 31 September 02, 2011

任理，微型計算機(jī)在分析承壓含水層抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用，水文地質(zhì)工程地質(zhì)譯叢，1985年第1期，50—53頁。

任理毛萌著《農(nóng)藥在土壤中運(yùn)移的模擬—以阿特拉津（莠去津）為例》，ISBN 978-7-03-020590-2，科學(xué)出版社，北京，2008。

中國地下水科學(xué)戰(zhàn)略研究小組（鄭春苗 萬力 王焰新 馮夏紅 任理 李廣賀 李文鵬 吳吉春 張仁鐸 張幼寬 葛社民 董海良）著，《中國地下水科學(xué)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》，ISBN 978-7-03-024540-3，科學(xué)出版社，北京，2009。

1998年獲中國農(nóng)業(yè)大學(xué)本科教學(xué)優(yōu)秀獎勵；2000年被中國農(nóng)業(yè)大學(xué)聘為優(yōu)秀青年骨干教師；2002年獲得中國農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)秀碩士論文指導(dǎo)教師；2004年和2006年兩次榮獲中國農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)秀博士論文指導(dǎo)教師。