土壤水分特征曲线VG模型参数求解对比分析

采用负压计对砂壤土试样进行了土壤水吸力和对应含水量的测量,并分别运用RETC软件和Matlab软件对不同水分处理土壤水分特征曲线VG模型进行了拟合计算,然后将拟合值与实测数据进行对比分析。结果表明,Matlab和RETC软件均可用于土壤水分特征曲线VG模型的参数求解,Matlab软件比RETC软件拟合的误差小,拟合效果明显优于RETC软件,RETC软件对极端干旱区砂石占绝对比重的砂壤土拟合效果不佳。     

土壤水分特征曲线的4种经验公式拟合研究

通过烘干法测得土壤含水率,通过张力计法测得土壤水吸力,得到土壤水分特征曲线的一些实测数据。借助Matlab软件,代入实测数据,对Gardner模型、Van-Genuchten模型、Mckee-Bumb模型和Frdlund-Xing模型4种经验公式研究进行参数拟合,并分析拟合相关系数,得到适用于黏土的土壤水分特征曲线公式。结果表明,Van-Genuchten模型、Frdlund-Xing模型、Mckee-Bumb模型、Gardner模型参数拟合相关系数分别为0.994 1,0.993 6,0.964 4,0.936 6;Van-Genuchten模型参数拟合效果最好,Frdlund-Xing模型参数拟合效果次之,二者均可用来描述黏土土壤水分特征曲线的经验公式;而Mckee-Bumb模型和Gardner模型参数拟合效果差,是不适合描述黏土土壤水分特征曲线的经验公式。     

干旱区盐碱土土壤水分特征曲线模拟研究

为快速简单确定新疆库尔勒市包头湖研究区盐碱土土壤水分特征曲线,采用张力计法对研究区土试样进行了水吸力和对应水含量的测量。基于RETC主要的4种模型,分别模拟计算得到了盐碱土的土壤水分特征曲线,并对模型的拟合值与实测值进行线性回归分析,确定了最优土壤水分特征曲线拟合模型为van Genuchten(VG)。     

Matlab和神经网络法对土壤水分特征曲线 VG模型的拟合比较

以山东荣成地区棕壤、风沙土为对象,测定分析土壤剖面不同层次的容重、质地、有机质含量、水势和含水量等状况;运用Matlab软件和神经网络法对土壤水分特征曲线van-Genuchten(简称VG)模型进行拟合,将2种拟合结果与实测数据进行对比分析。结果表明,研究土壤不同土层含水量均随着水吸力的增加呈"快速下降-缓慢下降-基本平稳"的变化趋势;由于受到土壤颗粒组成、容重等物理因素和有机质含量差异的影响,棕壤和风沙土不同土层的饱和含水量和残留含水量差异较大,其中棕壤60～70 cm和风沙土10～20 cm的土壤残留含水量最大;Matlab软件拟合的残差平方和比神经网络预测方法低几个数量级,说明采用Matlab对水分特征曲线VG模型拟合精度高,拟合效果较好。     

入渗模拟结果对土壤水分特征曲线高吸力段的敏感性分析

针对非饱和土壤水分特征曲线传统测量方法上对仪器精度要求高、耗时长、成本高的问题,研究了土壤水分特征曲线高吸力段误差对入渗模拟结果的影响。针对黏土的土壤水分特征曲线,设计了正负共8种高吸力段的偏离情况,利用数值模拟方法分析土壤入渗过程,得到累积入渗过程、湿润锋发展过程和4个典型时刻的土壤水分分布。结果表明,土壤水分特征曲线在吸力大于100 cm部分存在不超过±20%的偏差时,对于土壤入渗数值模拟结果无显著影响,因此,对土壤水分特征曲线高吸力段的试验精度要求可适当放宽。     

潮棕壤土水分特征曲线预测方法研究

借助于最小二乘法,形成了确定Brooks-Corey(1964)模型,van Genuchen(1980)模型中的参数所对应的非线性方程组,并用Picard迭代求解它们。用VB语言编写了程序,用压力膜法测定了潮棕壤土同一地点不同层的水分特征曲线。最后,用以上两种模型对土壤水分特性曲线进行了预测,结果表明:VG模型与BC模型的预测值均与实测值具有良好的一致性,VG模型较BC模型对潮棕壤土土壤水分特征曲线的预测效果更好些。     

容重对斥水粘壤土水分运动特性的影响

为研究容重对斥水粘壤土水分运动的影响,本文选用5个不同容重斥水粘壤土,采用压力膜法测定其土壤水分特征曲线,应用RETC软件中的van Genuchten模型、Brooks-Coery模型模型进行拟合水力参数,并对拟合效果进行评价,分析进气值及土壤水分常数的影响。结果表明:不同容重的斥水粘壤土水分特征水曲线变化,在低吸力阶段随着吸力增加,土壤含水率下降速度较快,土-水曲线呈平缓状;在高吸力阶段,土壤含水率下降速度较慢,容重对各参数土-水曲线呈陡直状;用van Genuchten模型回归斥水粘壤土水分特征曲线参数,得出残余含水率、经验参数n随容重变化没有显著差异,经验参数a随容重增加减小,进气值随容重的增加而增加(关系符合Rational模型,R2为0. 9835)。该成果可为斥水粘壤土入渗研究提供水分运动特性。     

北京西山地区人工林土壤水分特性的研究

通过实测得出土壤水分特征曲线和土壤水分常数,并对北京西山地区不同立地条件下的土壤水分特性进行分析.结果表明,在中、低吸力段(＜1 5 MPa)土壤水吸力与土壤含水量之间存在显著的函数关系,经验方程:θ=ΑS-B对该地区的土壤水分特征曲线有良好的模拟性,土壤的有效水上限(田间持水量)为0.03 MPa 土壤水吸力所对应的土壤湿度,易效水与难效水的吸力界点以0.3 MPa 为宜,土壤的持水性和供水性较低,混交林水分特性优于纯林,同一立地条件下,底层土优于表层土.     

重庆四面山不同土地利用方式土壤水分特征曲线测定与评价

为满足在同类土地利用方式下测量大量土壤水分状况的需求,选择重庆四面山人工针叶混交林地、天然针叶混交林地和农耕地等3种土地利用方式,在采用常规方法测定土壤基本物理性质、压力膜仪法测定土壤水分特征曲线基础上,分别采用Brooks-Corey模型、Gardner模型和van Genuchten模型模拟不同土地利用方式的土壤水分特征曲线,以筛选出适用于特定土地利用方式的模型,用于模拟土壤水分特征曲线.结果表明,Brooks-Corey模型模拟的土壤水分特征曲线与实测值存在较大差异,在3个模型中拟合精度最差.Gardner模型对不同林地土壤水分特征曲线模拟的判别系数R2均大于0.97;van Genuchten模型对农耕地0～20,20～40,40～60 cm土壤水分特征曲线模拟的判别系数R2均在0.92以上.Gardner模型适用于林地土壤水分特征曲线的模拟,van Genuchten模型适用于农耕地土壤水分特征曲线的模拟.     

滴灌棉田粉砂壤土的水分特征曲线试验研究

为探究滴灌棉田粉砂壤土土层深度对土壤水分特征曲线的影响,采用张力计法对0~20cm,20~40cm,40~60cm深度土层土壤水分特征曲线测定并分析,选用van Genuchten模型进行拟合。结果表明,随着土层深度的增加,土壤体积含水率随土壤水吸力的变幅降低,变化最快的土层为0~20cm,20~40cm;在同一吸力下,土壤容重越大的土层,相应含水率越大,各土层含水率大小表现为:0~20cm20~40cm40~60cm;不同土层吸湿曲线与脱湿曲线不相同,有滞后现象存在。试验区各土层吸湿与脱湿土壤水分特征曲线均与van Genuchten模型拟合较好,其中40~60cm土层拟合最优,拟合相关系数0.8600~0.9949,实测值与模拟值均方根误差均小于0.01。     

基于VG模型的生物有机肥对土壤水分特性的影响

土壤水分特性受土壤质地、结构、有机质、容重等因素的影响较大。为更好地了解施用生物有机肥培养的土壤水分特性,通过对室内培养的土壤进行测定,分析不同容重下不同肥料处理对土壤含水量、水分常数以及水分有效性的影响,并利用VG模型进行参数求解。结果表明:VG模型能较好拟合土壤水分特征曲线;在相同容重不同处理条件下,施加EM(effective microorganisms,有效微生物群)有机肥的土壤含水量最大,其次是施加土壤改良剂,最小的是不加任何试剂;在施加EM原液处理中,随着EM原液稀释浓度的增加,土壤含水量有不断增大的趋势;在相同处理不同容重条件下,随着容重的增大,土壤持水性和土壤水分有效性不断降低。     

木醋液对盐碱土土壤水分运移参数的影响研究

采用单因素实验,分析不同浓度木醋液对土壤水分运动参数影响。由土壤水分特征曲线进行拟合分析,发现土壤水分特征曲线由高到低依次为800倍、600倍、400倍、1 000倍、ck对照组、1 200倍;且800倍实验组持水能力最强,1 200倍实验组持水能力最弱。由土壤饱和导水率得出,木醋液可以有效的改良盐碱土壤物理性质,且木醋液稀释1 000倍的时候对盐碱土壤的饱和导水率改良效果最优。对土壤非饱和导水率进行拟合分析,由拟合曲线可知,木醋液对盐碱土壤改良具有一定效果,在土壤容积含水率高35%时改良效果最明显。对土壤水分扩散率进行拟合分析,发现木醋液稀释倍数在400倍、600倍、800倍时提高了盐碱土壤水分扩散率,而木醋液稀释倍数在1 000倍、1 200倍时降低了盐碱土壤水分扩散率。     

两种方法对土壤水分特征曲线的拟合及比较

土壤水分特征曲线是土壤水吸力与含水率之间的关系曲线。此次试验利用压力膜仪测定银川北部盐渍土的土壤水吸力和含水率。对土壤水分特征曲线的Van-Genuchten模型采用Matlab软件和Microsoft Excel软件进行拟合。经过比较和分析后发现,用Microsoft Excel软件与Matlab软件拟合土壤水分特征曲线精度近似相同,但是Microsoft Excel软件对于不懂任何编程语言的人来说操作更为简便。     

两种模型对土壤水分特征曲线拟合的比较分析

土壤水分特征曲线可以表示出土壤水的能量和数量之间的关系。以鹫峰国家森林公园土壤为例,用Van-Genuchten模型和土壤水分特征曲线单一参数模型拟合土壤水分特征曲线,结果表明:Van-Genuchten模型拟合的精度高,参数的物理意义明确,但工作量大;单一参数模型拟合精度比Van-Genuchten模型拟合精度约低一个数量级,但也能较准确地拟合土壤水分特征曲线,并且其参数可反映空间变异性,以及工作量小。两个模型均可用于拟合鹫峰国家森林公园土壤水分特征曲线,可根据不同情况选用。     

基于HYDRUS软件的植物混掺土壤水分特征曲线分析

为探求植物混掺对土壤持水性产生的影响,以甘肃景泰地区土壤为试验材料,设置1%玉米芯、1%玉米叶、3%玉米芯、3%玉米叶等不同比例、不同秸秆混掺物4种处理,采用离心机法测定土壤水分特性曲线,同时利用HYDRUS软件进行模拟计算。结果表明,在相同吸力下,相同混掺物处理,混掺比为3%的土壤体积含水率高于混掺比为1%的土壤;相同混掺比处理,混掺玉米叶的土壤体积含水率高于混掺玉米芯的土壤,且混掺处理后土壤体积含水率均高于纯土;不同土壤水分特征曲线的模型拟合分析表明,不同处理的最优拟合模型均为Van Genuchten模型。研究结果可为探索该地区植物混掺条件下土壤水盐运移规律提供一定参考。     

沙质土壤Van Genuchten方程参数的简单推求方法

使用饱和含水量、田间持水量及其对应的土壤水吸力3个数据,推算土壤水分特征曲线Van Genuchten方程的参数,同时与拟合方法的结果进行了比较。结果表明,该方法推算的参数与拟合的参数非常接近,方法获得的土壤水分特征曲线与土壤水分特征曲线及实测值均十分吻合。该方法可作为推求砂质土壤Van Genuchten方程参数的一种方法。     

土壤水分特征曲线研究综述

土壤水分特征曲线是土壤水分含量与土壤水吸力(基质势)的关系曲线,反映了土壤水能量与土壤含水量的函数关系,是表示土壤基本水动力学特性的重要指标。本文综合概述了土壤水分特征曲线的应用、测定方法、影响因素、模型,简单介绍了它的应用范围。     

扰动地表下不同长度坡面土壤物理性质及水分入渗特征

【目的】研究扰动地表下不同长度坡面土壤物理性质及水分入渗特征,为合理开发利用土地资源提供科学依据。【方法】通过野外调查与室内分析相结合的方法,于2013年选择具有代表性的坡度为15°的地块,设置6个处理:长度20m人工扰动地表坡面、长度20m自然坡面、长度40m人工扰动地表坡面、长度40m自然坡面、长度60m人工扰动地表坡面、长度60m长自然坡面,测定不同处理土壤的物理性质及水分入渗过程,采用常用的4种入渗模型(Kostiakov模型、Horton模型、Philip模型、通用经验公式模型)对土壤入渗过程进行拟合,并分析土壤水分入渗特征指标(初始入渗速率、平均入渗速率、稳定入渗速率、90min累计入渗速率)与理化性质的相关性。【结果】相同措施处理下,坡长越长,土壤体积质量越小。在扰动地表和自然坡面下,总孔隙度和非毛管孔隙度的差异不显著,扰动地表坡面土壤初始含水率表现为60m坡长40m坡长20m坡长。采用常用入渗模型进行拟合时,Kostiakov模型的拟合精度在0.646~0.963,平均值为0.886;Horton模型的拟合精度在0.878~0.981,平均值为0.953,Philip模型的拟合精度在0.317~0.709,平均值0.592,通用经验公式模型的拟合精度在0.765~0.970,平均值为0.920,可知Horton模型拟合精度最大。不同坡长下,自然坡面的土壤入渗特征指标大于扰动地表坡面。相关性分析结果显示,土壤水分入渗特征指标与土壤体积质量呈显著或极显著负相关,与非毛管孔隙度呈正相关,与土壤通气度呈极显著正相关;而毛管孔隙度、总孔隙度、自然含水率、有机质与土壤水分入渗特征指标相关性不显著。【结论】20m坡长下,扰动地表不利于改善土壤渗透性,扰动地表处理措施下的土壤水分入渗能力弱于自然坡面;60m坡长下,土壤通气性和透水性较好,土壤水分入渗能力强。Horton模型是分析和预测扰动地表下不同坡长土壤水分入渗的最优模型。     

不同质地土壤的水分特征曲线参数分析

对常用的土壤水分特征曲线模型进行了比选,选取Van Genuchten模型的4个参数进行了拟合计算,得到重壤土、中壤土、轻壤土、紧砂土和粗砂等5种不同质地土壤的水分特征曲线,分析了土壤水分特征曲线及参数的变化规律:粗砂的水分特征曲线变化最陡直,紧砂土、轻壤土、中壤土和重壤土的水分特征曲线变化较平缓;曲线的形状系数n随着粒径变大、物理性粘粒含量的减小而变大;重质粘性土壤α值较小,轻质土α值较大。     

设施栽培对土壤结构及水分特性的影响

在测定土壤水分特征曲线和土壤结构的基础上,就设施栽培对土壤水分特性及结构的影响进行了研究。结果表明:设施栽培后土壤水分特征曲线均低于同层露地土壤,土壤持水性降低;设施土壤与露地土壤水吸力与土壤含水量之间均存在显著的幂函数关系,具有良好的拟合性。设施栽培后0～40cm土层土壤总孔度和毛管孔度均有所增加,土壤田间持水量、有效水含量等水分常数显著提高,有利于改善耕层土壤结构。设施土壤和露地土壤供水性随土壤吸力增加呈递减变化趋势,上层土壤供水性优于下层土壤,两种土壤比水容量均在0.06MPa时达到10-2数量级,土壤吸力小于0.06MPa时设施土壤0～20cm土层对作物有效水的供给能力强于露地土壤。