黑土区土壤水分特征曲线模拟及模型优选

土壤水分特征曲线是重要的土壤水力性质参数之一。为获取预测土壤水分特征曲线方法,以4种经验模型模拟黑土区土壤水分特征曲线。根据离心机实测试验数据,分析不同质地土壤水分特征曲线变化趋势。结果表明,在低吸力段,土壤水分特征曲线变化率大,土壤释水能力强;中高吸力段,曲线缓慢降低并趋于平稳,持水性强。对比分析VG、BC、MG、LND 4种经验模型拟合可知,VG、MG和LND模型拟合值与实测值接近,而BC模型偏差较大。误差分析可知,VG、MG模型模拟效果优于BC和LND模型,其中VG、MG模型对不同类型土壤模拟效果最好,LND模型次之,BC模型模拟效果最差。因此,VG和MG模型可作为黑土区土壤水分特征曲线估算最优模型。     

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。     

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)。     

基于采样密度不同土壤的水分特征参数的预测及误差分析

目前土壤水分特征曲线（h-θ曲线）的研究普遍采用vanGenuchten模型（简称VG模型）。利用不同取样精度的土壤,将土壤质地（砂土、粘粒、粉粒含量）和容重作为输入值,探讨了使用基于土壤转换函数的BP神经网络模型来预测0～20cm表层土壤水分特征曲线参数,用甘肃称钩河流域小流域的土样进行了预测和误差分析。结果表明,使用线性回归能够减小预测误差与实测值差距;BP神经网络预测饱和体积含水量的准确性比预测剩余体积含水量和田间持水量要高。为了进一步提高预测精度,还应尽可能地包括土壤结构、有机质含量等信息。     

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。     

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。     

土壤水分特征曲线模型参数识别的多邻域粒子群算法

Van Genuchten模型(简称VG模型)是目前运用最为广泛的土壤水分特征曲线模型,提出适宜的优化算法进行模型参数识别也是一个非常重要的研究方向。针对标准的粒子群算法易陷入局部最优的缺点,给出了一种多邻域粒子群算法,可以有效地克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点,并利用该算法对VG模型参数进行识别,最后用所求解的参数对不同类型土壤持水性能进行了试验。数值实验结果表明,多邻域粒子群算法能够有效地应用于VG模型的参数识别,与其它算法相比在性能和精度上都有所提高,而且对参数的取值范围也可以较大地放宽。因此,多邻域粒子群算法可以作为VG模型参数识别的一种新方法。     

同一质地（重壤土）土壤水分特征曲线的研究

用压力膜法测定了同一质地 (重壤土 )不同干容重装填土、不同水分处理装填土、农田原状土的水分特征曲线 ,通过土壤水分特征曲线 (θ- s)及土壤含水率 (θ)和当量孔径 (d)关系曲线的对照分析 ,发现干容重、水分处理及土壤的原状性对水分特征曲线有显著影响。     

非饱和土壤水分运动参数的测定(一)

应用能量观点研究非饱和土壤水分运动,测定土壤水分特征曲线不仅是研究土壤物理性质的重要环节,也是间接测定参数容水度C(θ)的重要方法。经5年试验:(一)不同质地土壤水分特征曲线不同,曲线坡度也不一样。粘土大于砂壤土;(二)在低吸力条件下,干容重愈大,曲线愈靠近座标轴右边;(三)土壤干湿过程不同,水分特征曲线也不同,测定水分特征曲线在生产上有实用价值。     

作物生长条件下沙拉塔纳农田水盐耦合运移模型

通过克州沙拉塔纳农田试验区实测资料的分析,建立了作物生长条件下土壤水分和盐分运移模型.在室内进行了土壤水分特征曲线,确定了扰动粘质粉壤土土壤水分特征曲线;再用HYDRUS模型反演计算了在室内外难以确定的土壤水分传导度,并用Van Genuchten方程拟合了参数.以这些参数为基础,模拟计算了气象条件类似土壤相同的格达良灌区土壤水盐运动规律,得出小麦作物从苗期至成熟期土壤含盐浓度随时间分布状况,为研究节水灌溉改良盐碱地课题提供科学数据.     

包气带水分特征曲线参数模型及算法分析

[目的]为包气带水分特征曲线参数寻找一种合理有效的拟合方法。[方法]结合试验实测数据,利用非线性无约束算法、非线性最小二乘法和粒子群优化算法对模型中的参数进行拟合。[结果]在对Brooks．Corey模型采用非线性回归分析、优化算法拟合的参数中,拟合的θr分别为0．830和0．349,显然脱离了物理背景;非线性回归分析拟合VanGenuchten模型中的参数α显然脱离物理背景。不同算法对Gardner模型中参数影响不大。VanGenuchten模型能完整地刻画整个脱湿曲线,Brooks—Corey模型和Gardner-Russo模型在含水率接近饱和状态时不适用或在进气值处存在不连续。VanGenuchten模型在不同算法之间的差别较小,Brooks-Corey模型和Gardner-Russo模型在不同算法之间的差别较大。非线性回归分析拟合的误差最小,优化算法次之。[结论]非饱和带水分特征曲线参数模型的选用不能脱离参数的物理背景。     

Hydrophysical Characteristics of Sand Soils: Modeling the Restoration of Water-Retaining Capacity

Restoration of the water-retaining capacity of light soils was carried out according to semiempirical dependences of moisture conductivity on capillary pressure with their physical parameters in the regime of an unsaturated moisture content. The relationship between the granulometric composition and the intensity of moisture conductivity at different moisture values is investigated. Moisture conductivity as a hydrophysical characteristic reflecting the thermodynamic state of soil water is used in the calculation of parameters for empirical modeling. The obtained data were used for the restoration of the main hydrophysical characteristic by mathematical modeling using the semiempirical model of M. van Genuchten. Water retention curves are qualitatively similar for all soil types. The quantitative difference is due to the increase of the matrix potential during the transition from sand to loamy sand due to changes in the granulometric composition. The shift of water-holding curves in the direction of decreasing moisture was observed for the same soil potential. This indicates an increase in the water-retaining capacity as the soil weight and dust fraction increase.     

用一步出流法测定土壤的导水参数

采用一次加压出流法测定土壤水分运动参数——土壤水扩散率的方法,结合逐次加压法,测定土壤水分特征曲线,便可求出土壤的非饱和导水率K(θ),方法简便,概念明确,仪器设备简单,一次试验可以同时测得非饱和土壤水分运动的全部参数。     

天然沸石对松嫩平原黑钙土理化性质和保水能力的影响

目的通过研究天然沸石掺配量对于松嫩平原黑钙土理化性质和土壤水分特征曲线的影响,来研究天然沸石改良黑钙土的保水能力的效果,为改良土壤保水性提供理论参考。方法采用天然沸石改良土壤,进行60 d花盆培养,环刀法测量土壤密度,公式法计算土壤总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度。离心机法测定土壤水分特征曲线。结果天然沸石改良黑钙土试验中,土壤密度随沸石掺配量的增加而增大,呈正相关关系,当沸石掺配量为10%时,土壤密度增加最为显著;毛管孔隙度和总孔隙度均随掺配量的增加而减小,呈负相关关系,当沸石掺配量为10%时,土壤的通气孔隙度为最大。各掺配量下土壤的持水能力结果为:20%天然沸石(NZ)>15%NZ≈10%NZ>5%NZ>CK。各组土壤的水分特征曲线均能用Gardner模型拟合。Gardner模型方程的拟合系数a、b均随持水能力增强而减小,呈负相关关系;随饱和含水率升高而增大,呈正相关关系。将饱和含水率和拟合系数a进行拟合,结果显示决定系数(R2)为0.941 8。结论在进行土壤持水能力改良时,利用10%天然沸石掺配量比较经济可行。土壤饱和含水率高,不一定水分特征曲线初始水平就高。各项试验结果说明,利用天然沸石可以有效改良砂壤黑钙土的保水能力,为黑土区土壤改良提供试验和理论参考。      

水质对土壤持水特性的影响

本文实验研究了水质对土壤持水特性的影响.结果表明实验水质对粉壤土与粉质粘壤土的持水特性均有影响;水质对粉质粘壤土在近饱和段的土壤持水特性影响相对较小,水质主要是通过影响近饱和段土壤结构影响土壤持水特性.选取m=1-1/n与m=1-2/n的Vail Genuchten模型均可以很好的拟合实验土壤的持水测试数据,相关系数均大于0.99;van Genuchten模型的拟合参数(θ8、α与n)可以反映水质对土壤持水特性影响.在进行土壤水分数值模拟时,应考虑水质对近饱和段土壤持水特性的影响.     

低丘红壤不同坡位持水特性的比较

研究了低丘红壤不同坡位对持水特性及孔隙状况的影响,发现上坡10cm土层1~50μm的孔径孔隙度高于下坡,而上坡100cm土层1~50μm的孔径孔隙度低于下坡;上坡10cm土层不同土壤水吸力下的持水量显著低于相应的下坡,而上坡100cm土层不同土壤水吸力下的持水量显著高于相应的下坡;用Van Genuchten方程对红壤水分特征曲线进行拟合,拟合效果较好。     

京西山地土壤水分特征数据的拟合与分析

采用Ｃ语言和Ｆｏｘｐｒｏ数据库,根据Ｂｒｏｏｋｓ和Ｃｏｒｅｙ,Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ的土壤水分特征曲线模型,编制成《土壤水分特征曲线拟合软件》,用该软件完成了北京林业大学妙峰山林场土壤水分特征曲线的拟合及其图形与数据文本的制作,并分析了该地土壤的水分特性．结果表明,采用土壤水分特征曲线上－１．５ＭＰａ下的含水量近似代替残留含水量与从水分特征曲线拟合得到的残留含水量相比差异较大;采用Ｂｒｏｏｋｓ和Ｃｏｒｅｙ模型拟合的土壤水分特征曲线,相关指数均在０．９９以上;所有试验地之间,水分特征数据无显著差异．