基于混合高斯模型渗灌复合材料导水特性分析

为了定量研究由蒙脱土和聚丙烯酰胺制备而成的渗灌复合材料导水特性与其组分之间及土壤湿度的关系,该文利用混合高斯模型模拟求解渗灌复合材料的平衡导水率、材料组分比例及土壤湿度之间的关系。设置9组组分比例不同(蒙脱土与聚丙烯酰胺质量比5~25)的渗灌复合材料在8个土壤湿度(土壤质量含水率3%~17%)下进行建模,另外2组((蒙脱土与聚丙烯酰胺质量比8和18)不同的组分制备而成复合材料在2组不同土壤湿度(土壤质量含水率4%和14%)下进行验证。结果表明:建立的渗灌复合材料平衡导水率与材料组分的关系函数,相应模拟值与实测值之间的均方根误差(root mean squared error,RMSE)≤25.87 g/h,误差平方和(sum of squares of error,SSE)≤160,决定系数(coefficient of multiple determination,R2)≥0.8933,利用混合高斯模型模拟平衡导水率、材料组分关系函数的相关参数与土壤湿度之间的关系,相应模拟值与实测值之间的RMSE≤195 g/h,SSE≤98350,决定系数R2≥0.6868,说明利用混合高斯模型拟合渗灌复合材料的平衡导水率、材料组分比例及土壤湿度之间的关系函数具有很好的稳定性、可行性及精确性;经验证,平衡导水率、材料组分比例及土壤湿度关系函数的模拟值与实测值之间的最大相对误差为14.14%,表明用该函数模拟渗灌复合材料H-C-M之间关系的可靠性。该研究对于后续的渗灌材料的研制及应用具有指导意义。

Gaussian mixture model for water-conduction performance of infiltrating irrigation composite