基于土壤转换函数的土壤水力性质估算研究进展
土壤水分特征曲线(研究)综述
土壤水分特征曲线（研究）综述卢常磊（学号：1001064113）（系别：农学系专业：种子科学与工程班级：一班）前言：土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质比不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。
几十年来，人们投入了大量的精力来发展确定该曲线的方法，这些方法归纳起来可分为两大类：一类是直接测定法，另一类是间接推算法（或参数估计法）。
这些方法各有优缺点，而在生产实践中有的方法几乎没有实际应用价值。
基于这一点，本文针对这些方法以及近年来发展的新方法进行了比较和综述。
关键词：土壤水分特征曲线 van Genuchten模型1.土壤水分特征曲线1.1概念土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量的变化而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，英文名称为soil watercharacteristic curve。
在实际中人们也使用土壤持水曲线或土壤pF曲线。
一般，该曲线以土壤含水量Q（以体积百分数表示）为横坐标，以土壤水吸力 S（以大气压表示）为纵坐标。
如右图是一不同质地土壤水分特征曲线图。
1.2意义土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低，而不是自身的含水量。
如果测得土壤的含水量，可根据土壤水分土特征曲线查得基质势值，从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度。
1.3应用土壤水分特征曲线主要有以下几方面的应用［1］：①进行基质势和含水量的相互换算。
根据土壤水分特征曲线可将土壤湿度换算成土壤基质势，依据基质势可判断土壤水分对作物的有效度。
也可将基质势换算成含水量，根据土壤水分特征曲线可查得田间持水量、凋萎湿度和相应的有效水范围。
②表示比水容重。
土壤水分特征曲线斜率的倒数，即单位基质势变化所引起含水量的变化，称之为比水容重，是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。
③可以间接反映土壤孔隙的分布。
评估土壤保水性特征以及在使用土壤传递函数下该特征的可变空间
外文翻译
题目：评估土壤保水性特征以及在使用土壤传递函数下该特征的可变空间
评估土壤保水性特征以及在使用土壤传递函数下该特征的可变空间
Assessing Soil Water Retention Characteristics and Their Spatial Variability Using Pedotransfer Functions
摘要：在中国山东省的青岛市，本实验一共用到了107种土壤样本。在压力薄膜装置的测量下，土壤的保水性数据分别呈现出2.5,6,33,100,300和1500KPa几个基质势的类别。多重线性回归（MLR）被应用到了土壤传递函数（PTFs）的点估计和基于易于测量的土壤性质的van Genuchten参数估计法上。也就是所谓的MLR-based point (MLRP)土壤传递函数和 MLR-based parametric (MLRV)土壤传递函数，同时，为了确保函数评估的稳定性和精确性，在研究中我们也运用了双重交叉验证的方法来得出数据。相比于现有的两种土壤传递函数，Rawls函数和vereecken函数，MLRP和MLRV两种土壤传递函数在预计的含水量方面的基质势分别为-10，-33和-1500KPa，而且，在评价土壤传递函数在可变空间内的保水性的时候我们也用到了地质统计分析作为理论向Байду номын сангаас。结果显示出在所有的土壤传递函数中只有vereecken函数没能够成功且精确地评估出土壤的保水性特征。MLRP土壤传递系数可以用来预测保留部分的土壤特性，但通过传统的系统分析，它无法正确的分析出土壤水分的可变空间。不过虽然其在-10kpa的环境下效果不佳，但-33kpa和-1500kpa的数据还是令人满意的。
土壤溶质运移模型
土壤溶质运移模型土壤溶质运移模型是研究土壤中溶质迁移、分布和转化的数学模型，它在农业、环境科学等领域发挥着重要作用。
本文将介绍土壤溶质运移模型的基本原理、应用领域以及相关研究进展。
一、基本原理土壤溶质运移模型的基本原理是利用数学方程描述土壤中溶质的输运过程。
这些方程通常是基于质量守恒定律和动量守恒定律建立的，考虑到土壤水分运动、扩散、吸附、降解等因素。
通过解析或数值计算方法，可以模拟出溶质在土壤中的分布、迁移和转化规律。
二、应用领域土壤溶质运移模型在农业、环境科学等领域得到了广泛应用。
在农业方面，它可以用于评估农药、化肥等农业投入品对土壤和水体的污染风险，指导农田管理措施的制定。
在环境科学领域，土壤溶质运移模型可以用于预测地下水中污染物的传输速率和范围，提供科学依据用于地下水保护和污染防治。
三、研究进展近年来，土壤溶质运移模型研究取得了许多进展。
一方面，模型的建立变得更加精确，考虑到了更多土壤特性、水力参数和垂直流动等因素。
另一方面，模型的应用范围也得到了拓展，可以模拟多种污染物在土壤中的行为。
此外，随着计算机技术的发展，模型的计算效率和准确性也得到了提高。
土壤溶质运移模型是研究土壤中溶质迁移、分布和转化的重要工具，它可以有效预测土壤污染的风险和影响范围。
在实际应用中，我们需要根据具体情况选择适用的模型，并结合实地调查和实验数据对模型进行参数校正。
随着模型不断完善和发展，相信它将在农业和环境科学的实践中发挥更大的作用。
注意：本文所涉内容仅用于描述土壤溶质运移模型的基本原理、应用领域和研究进展，禁止进行商业化宣传、联系方式公布及其他与主题无关的内容。
请根据需要自行进行补充和修改，以满足具体需求。
土壤传递函数模型的研究进展
要 包括点 估算 模型 和参数 估算 模型 。点估 算模 型根
据 土壤理 化性 质可 精 确 预测 特 定 压 力下 的含 水 量 ，
但建 立完 整 的水 分 特 征 曲线 则 需 要 多点 估 算 模 型 ， 在 具体应 用 中 ， 比较 麻烦 ； 参数 估算模 型采 用土 壤理 化 性质 预测水 力参 数 ， 测 结果 可 以直 接用 于 模 拟Ｎ不 需 要 先 验 假 其 Ｎ
设， 相对 于其他 方法 具有较 强 的优越性 ， 可 以通过 它
迭代 算法 最大 程度 提 取数 据 层 的 有效 信 息 ， 建 理 构 论上 最佳 的土 壤 转换 函数 ， 因此 ， Ｐ Ｆ 在 Ｔ ｓ的构 建 过
程序 中 ， 用 比较广 泛 ， Ｖ ｒ ｃｅ 应 如 ｅｅ ｋｎ模 型ｕ Ｈ ， ｅ 见 Ｊ
推求 方法 获取 。土壤 传 递 函数模 型 （ｏ ｅｏ ａｓ ｒ Ｓｉ ｐｄｔ ｎｆ ｌ ｒ ｅ ｆｎｔｎ ，Ｔ ｓ是 根 据 土 壤 理 化性 质 快 速 获 得 土 壤 ｕｃ ｏｓＰ Ｆ ） ｉ
程 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 和 发 展 。 如 ， 究 者 运 用 不 研 需 要 预 先 设 定 网 络 结 构 的 串 联 前 馈 网 络 模 型 （ ａ． Ｃｓ
力特 性 可以直 接测 定 ； 在 大尺 度 上 由于空 间变 异 而 的存 在 ， 接测 定 费时 费 力 ， 不 可行 ， 直 并 多采 用 间 接
文 主要讨 论统 计模 型和 物理经 验模 型 。
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水力 特性 的简便 方 法 ¨ ， １ 也是 预 测 土 壤 水力 特 性 研 ｊ
土壤水分特征曲线
土壤水动力学学院：环境科学与工程学院专业：水土保持与沙漠化防治学号：姓名：土壤水分特征曲线的研究与运用摘要：土壤水的基质势随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质必不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。
本文总结并比较分析了前人在土壤水分特征曲线测定方法中的各种模型，其中对Van Genuchten模型的研究较为广泛。
但为之在DPS中求解Van Genuchten模型参数和在试验基础上建立的土壤水分特征曲线的单一参数模型结构较为简单，省时省力，可进一步的推广运用。
关键词：土壤水分特征曲线Van Genuchten模型运用1.土壤水分特征曲线的研究1.1土壤水分特征曲线的概念土壤水分特征曲线是描述土壤含水量与吸力(基质势)之间的关系曲线。
它反映了土壤水能量与土壤水含量的函数关系,因此它是表示土壤基本水力特性的重要指标,对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用[1]。
1.2土壤水分特征曲线的意义土壤水分特征曲线反映的是土壤基质势(或基质吸力)和土壤含水量之间的关系。
土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低而不是自身的含水量。
如果测得土壤的含水量,可根据土壤水分特征曲线查得基质势值,从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度[2]。
1.3土壤水分特征曲线的测定方法1.3.1直接法通过实验方法直接测定土壤水分特征曲线的方法称为直接法。
直接法中有众多的实验室和田间方法，如力计法、压力膜法、离心机法、砂芯漏斗法、平汽压法等，而前3种应用最为普遍。
①力计法：是土壤通过土杯从力计中吸收水分造成一定的真空度或吸力，当土壤与外界达到平衡时，测出土壤基质势，再测出土杯周围的土壤含水量，不断变更土壤含水量并测相应的吸力，就可完成土壤水分特征曲线的测定。
力计法可用于脱水和吸水2个过程，可测定扰动土和原状土的特征曲线，是用于田间监测土壤水分动态变化重要的手段，在实际工作中得到广泛应用。
土壤水力性质的估算—土壤转换函数
黄元 仿 李韵珠
（ 困 农 业 大 学 资 源 环 境 学 院 ， 京 １０ ９ ） 中 北 ００４
摘 要
利 用一些易获得的土壤理化 参数呵以估算土壤水 力性 质 ， 这些 估算方 程统称 为土壤转
换 函数 ， Ｐ Ｆ Ｐ ｄ —Ｔ ａ ｓ ｒ ｕ ｃｉ ｓ 本 文 综 述 了 目前 日 内 外 土 壤 转 换 函 数 研 究 的 概 况 ， 利 用 在 即 Ｔ ｓ（ ｅ ｏ ｒｎｆ ｎ ｔ ｎ ） ｅＦ ｏ 并
个 大 面 积 区 域 的 土 壤 水 力 性 质 ， 区 域 内 具 有 很 大 的 空 间 变 异 性 ， 过 实 测 方 法 获 得 足 够 在 通
的参 数 几乎 是不 可 能 的＿ 对 于 小 比例 尺 的 区域 土 壤 水 力 性 质 ， 行 大 量 高 精 度 的 实 测 ｌ 进
关 键 词
土壤水力性质 ， 土壤基本性 质 ， 土壤转换函数（ｙ ｓ ｝ｒ ） Ｆ
中 图 分 类 号
Ｓ５ １２７
在 土壤 水分 、 质 （ 溶 盐分 、 分 ） 移 动力 学模 拟 研究 中 ， 壤水 力性 质 是 必不 可 少 的 ， 养 运 土 这 些 参数 主要包 括描 述 土壤 水 分 含量 与 能量 关 系 的土 壤 水 分 特 征 曲线 ， 以及 描 述 土 壤 透 水性 质 的饱 和 与非 饱 和导水 率 ？对 于一 个特 定 的 、 小面 积 的 田块 ， 土壤 水 分 特征 曲线 及 土 壤导 水 率可 以直接 测定 ， 现 有 的测 定方 法耗 时 长 ， 力 、 力 、 力 消耗 也很 大 。对 于 一 但 人 物 财
也 是没 必要 的 ， 些粗 略 的估 算公 式 完全 可 以满 足 区域 土 壤水 盐运 移 模拟 计 算 的需 要 ＿ 。 一 ２ 一
土壤水分运移模拟研究进展
土壤水分运移模拟研究进展【摘要】本文主要探讨了土壤水分运移模拟研究的重要性、背景和研究意义。
首先介绍了土壤水分运移模拟模型的发展历程，从而揭示了数值模拟方法在土壤水分运移研究中的重要应用。
然后重点分析了不同地区土壤水分运移差异的模拟研究以及气候变化对土壤水分运移的影响。
最后探讨了土壤水分运移模拟研究在农业生产中的应用，指出了未来发展方向和与实地观测结合的研究方法。
结论部分强调了土壤水分运移模拟研究对可持续发展的重要性，为推动农业生产效率和生态环境的保护提供了科学支持。
通过本文的研究，将有助于深入了解土壤水分运移机理，并为未来的研究和实践提供有益启示。
【关键词】土壤水分运移模拟研究, 土壤水分, 模型, 数值模拟, 地区差异, 气候变化, 农业生产, 可持续发展, 发展方向, 实地观测, 研究方法, 研究意义1. 引言1.1 土壤水分运移模拟研究进展的重要性土壤水分运移模拟研究是农田水管理和土壤保护的重要领域，在农业生产和生态环境保护中具有重要意义。
随着气候变化和人类活动的影响，土壤水分运移状况对农作物生长和土壤水分利用效率产生直接影响。
通过模拟研究土壤水分运移过程，可以更准确地了解土壤水分变化规律，为合理施肥、灌溉和田间水分管理提供科学依据。
土壤水分运移模拟研究还可以帮助预测土壤水分时空分布情况，为制定有效的土壤保护政策和水资源管理措施提供支持。
通过模拟分析不同气象条件下土壤水分运移的变化规律，可以更好地应对极端气候事件的发生，保障农作物生长和生态系统健康。
土壤水分运移模拟研究是建立可持续农业生产和生态环境保护的基础，具有重要的现实意义和应用价值。
通过深入研究土壤水分运移过程，可以为提高农业生产效率、降低灌溉水耗、改善土壤质量和推动农业可持续发展提供重要科学依据。
1.2 土壤水分运移模拟研究的背景土壤水分运移模拟研究的背景可以追溯到20世纪初，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，人们开始尝试使用数学模型来描述和预测土壤中水分的运移过程。
农田土壤水的动态模型及应用
农田土壤水的动态模型及应用农田土壤水的动态模型是指通过建立数学模型来模拟和预测农田土壤水分的变化情况。
这种模型可以帮助农民和农业管理者科学地管理农田水资源，合理安排农田灌溉和排水，以提高农作物的产量和质量。
在农业水资源管理和节水灌溉方面应用广泛。
农田土壤水的动态模型常用的方法有物理模型、统计模型和数学模型等。
物理模型主要基于土壤物理性质和水文过程的基本方程，以估计土壤水的变化；统计模型则通过历史数据的统计分析，建立相关的统计模型，预测未来水分变化。
数学模型在物理模型和统计模型的基础上，利用微分方程或差分方程来描述土壤水分的变化规律，模拟农田土壤水动态。
常见的农田土壤水动态模型包括SWAP模型、SWAT模型、HYDRUS模型等。
农田土壤水的动态模型可以应用于以下几个方面：1.灌溉调度：通过模拟土壤水分的动态变化，可以合理地确定灌溉的时间和量，避免土壤水分的过度或不足，提高灌溉水的利用率。
2.潜在蒸散量估算：利用土壤水动态模型，可以估算农田潜在蒸散量和作物需水量，为灌溉管理提供科学依据。
3.土壤水分盈亏平衡分析：通过模拟土壤水分的动态变化，可以评估不同灌溉方案对土壤水分的影响，为决策者提供科学依据。
4.土壤水分胁迫分析：模型可以通过模拟不同环境条件下土壤水分的变化，评估土壤水分胁迫对农作物生长和产量的影响，从而指导农民选择合适的农作物品种和灌溉管理措施。
5.水资源管理和决策支持：土壤水动态模型可以结合地理信息系统（GIS）等技术，对农田水资源进行管理和规划，为水资源的合理利用和决策提供支持。
总之，农田土壤水的动态模型是农田水资源管理和节水灌溉的重要工具，在合理利用水资源、提高农作物产量和质量方面具有重要的应用价值。
土壤水分特征曲线(研究)综述
土壤水分特征曲线（研究）综述卢常磊（学号：1001064113）（系别：农学系专业：种子科学与工程班级：一班）前言：土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质比不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。
几十年来，人们投入了大量的精力来发展确定该曲线的方法，这些方法归纳起来可分为两大类：一类是直接测定法，另一类是间接推算法（或参数估计法）。
这些方法各有优缺点，而在生产实践中有的方法几乎没有实际应用价值。
基于这一点，本文针对这些方法以及近年来发展的新方法进行了比较和综述。
关键词：土壤水分特征曲线 van Genuchten模型1.土壤水分特征曲线1.1概念土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量的变化而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，英文名称为soil watercharacteristic curve。
在实际中人们也使用土壤持水曲线或土壤pF曲线。
一般，该曲线以土壤含水量Q（以体积百分数表示）为横坐标，以土壤水吸力 S（以大气压表示）为纵坐标。
如右图是一不同质地土壤水分特征曲线图。
1.2意义土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低，而不是自身的含水量。
如果测得土壤的含水量，可根据土壤水分土特征曲线查得基质势值，从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度。
1.3应用土壤水分特征曲线主要有以下几方面的应用［1］：①进行基质势和含水量的相互换算。
根据土壤水分特征曲线可将土壤湿度换算成土壤基质势，依据基质势可判断土壤水分对作物的有效度。
也可将基质势换算成含水量，根据土壤水分特征曲线可查得田间持水量、凋萎湿度和相应的有效水范围。
②表示比水容重。
土壤水分特征曲线斜率的倒数，即单位基质势变化所引起含水量的变化，称之为比水容重，是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。
③可以间接反映土壤孔隙的分布。
溶质运移参数确定
溶质运移参数确定研究进展近年来大量化肥、农药的使用和工业、生活污水的排放已经严重的威胁到水土资源质量，因此水土资源的高效管理显得十分重要。
随着数学和计算机技术的迅速发展，数值求解数学模型已经成为预测水与溶质在土壤中的运移和管理水土资源研究中必不可少的工具[1]。
然而在水盐运移模拟计算中，土壤水分运动参数和溶质运移参数的精确确定成为决定水盐运移模拟精度的关键因素。
土壤水分运动参数主要包括非饱和导水率)(θK 、土壤水分扩散率)(θD 和比水容量)(θC ，而且三者之间存在一定的函数关系，即)()()(θθθC D K ⨯=，因此只要知道其中的两个参数便可求出第三个[3]。
土壤水力参数的确定方法主要有直接法和间接法两大类。
直接法是在实验室用土样直接测定，是最传统的一种方法，然而它存在测定需要专门仪器困难和测定参数土样是否能够代表田间情况等问题[4]。
间接法主要包括土壤转换函数方法、分形方法、土壤形态学方法、和经验公式法等[5]。
此类方法的建立均采用某一特定地区的土壤资料，因此在应用时具有一定的局限性。
在模拟土壤溶质运移的模型中对流-弥散模型应用最为广泛，特别是近年来，计算机和计算数学的发展，采用对流-弥散模型数值模拟已经应用到溶质运移的各个方面。
非饱和土壤水动力弥散系数是对流-弥散模型数值计算的关键参数之一，它精度直接影响数值计算精度。
目前国内外确定非饱和土壤水动力弥散系数的方法有：公式法[6]、水平土柱吸渗法[6]、最小二乘法[7]、极大似然法[8]、斜率法[9]、等斜率法[10]、瞬时剖面法 [11]、边界层理论[12]]等。
虽然，在理论上这些方法是相对容易的，然而实际上它是困难的和费时，并且需要专门的仪器。
同时它们是在室内进行测定，结果仅能代表一点的土壤水动力弥散系数，将其应用到田间尺度就会产生很大的误差。
同时，土壤水分运动和溶质运移是同时进行的，因此土壤水分参数和溶质运移参数也应同步测定。
为此，Simùnek J 等[13提出采用数值反演同时求解土壤水分参数和溶质运移参数。
土壤微生物作为土壤质量评估指标
土壤微生物作为土壤质量评估指标土壤是地球生命的重要基础，它通过调节水分、营养和生物活性来维持植物的生长和繁衍。
而土壤微生物是土壤生态系统中不可或缺的组成部分。
在理解和评估土壤质量方面，研究土壤微生物对于揭示其生态功能和生态环境扮演的角色具有重要意义。
土壤微生物是一种包括细菌、真菌、放线菌等多种微生物的综合体。
它们存在于土壤中的各个空隙，通过与土壤粒子、有机物质和植物根系的相互作用，参与了土壤养分转化、有机质分解和植物营养供应等生态过程。
由于这些微生物活动对土壤质量具有重要影响，因此将土壤微生物作为土壤质量评估的指标，可以为农业生产、环境保护和土地管理提供有价值的信息。
首先，土壤微生物活性是土壤质量评估的重要指标之一。
土壤微生物的活跃度和多样性反映了土壤中生物活性的程度和功能的状态。
研究表明，土壤微生物的丰度和多样性与土壤质量密切相关。
高活性的土壤微生物可以促进有机质的分解，促进养分的供应和循环，提高土壤的肥力。
因此，通过测定土壤微生物的数量和种类，可以评估土壤的生物功能和潜力，为土壤管理提供科学依据。
其次，土壤微生物群落结构及功能与土壤质量评估密切相关。
不同的微生物群落对土壤中不同的有机物质和养分有不同的降解能力和利用效率。
土壤微生物群落的结构和功能差异可导致土壤养分转化和有机质分解的速率和效果不同。
因此，通过研究土壤微生物群落的组成、多样性和功能特点，可以了解土壤的降解能力、养分供应和有机质分解情况，从而评估土壤的质量。
另外，土壤微生物对土壤的稳定性和抗扰性也具有重要作用。
土壤微生物的存在和活动可以维持土壤结构的稳定性，提高土壤的抗腐蚀性和水力性质。
例如，土壤真菌可以通过菌丝网结构增强土壤的稳定性，改善土壤的透水性和保水性，减少土壤的侵蚀和流失。
因此，通过研究土壤微生物在土壤结构形成和稳定中的作用，可以评估土壤的抗侵蚀性、保水性和质地特性，为土地利用和管理提供科学建议。
除了上述指标，土壤微生物群落对土壤环境的响应也可作为土壤质量评估的重要依据。
土木工程中土壤力学的最新研究
土木工程中土壤力学的最新研究在土木工程领域，土壤力学一直是一个至关重要的研究方向。
它不仅关系到建筑物的稳定性和安全性，还对基础设施的设计、施工和长期性能有着深远的影响。
随着科学技术的不断进步和工程实践的日益复杂，土壤力学的研究也在不断深入和拓展，涌现出了一系列新的理论、方法和技术。
一、先进的测试技术与设备在土壤力学的研究中，测试技术的发展是获取准确数据的关键。
近年来，无损检测技术得到了显著的改进和应用。
例如，地质雷达、超声波检测等技术能够在不破坏土壤结构的情况下，对土壤的物理性质和内部结构进行探测。
这些技术可以帮助工程师更全面地了解地下土壤的情况，为工程设计提供更可靠的依据。
此外，新型的原位测试设备也不断涌现。
例如，静力触探仪和动力触探仪的精度和功能得到了提升，能够更准确地测量土壤的力学参数。
还有一些自动化的测试系统，可以实现长时间、连续的监测，为研究土壤在不同条件下的性能变化提供了丰富的数据。
二、数值模拟方法的应用随着计算机技术的飞速发展，数值模拟在土壤力学研究中发挥着越来越重要的作用。
有限元法、有限差分法等数值方法被广泛应用于分析土壤在各种荷载作用下的应力、应变和位移分布。
通过建立复杂的数学模型，工程师可以模拟不同类型的土壤、不同的工程结构以及各种边界条件，从而预测工程的稳定性和变形情况。
数值模拟不仅可以节省大量的实验成本和时间，还能够为工程设计提供多种方案的比较和优化。
同时，多物理场耦合模拟也成为了研究的热点。
考虑土壤中的水流、热传递和力学行为的相互作用，能够更真实地反映土壤在实际工程中的性能。
三、土壤本构模型的发展土壤本构模型是描述土壤应力应变关系的数学表达式，它是土壤力学分析的基础。
近年来，研究者们提出了许多新的本构模型，以更准确地反映土壤的非线性、弹塑性和时间相关性等特性。
一些模型考虑了土壤颗粒之间的微观相互作用，从微观角度解释了土壤的宏观力学行为。
还有一些模型引入了损伤力学的概念，能够描述土壤在循环荷载作用下的累积损伤和强度退化。
土壤水分特征曲线VG模型参数求解对比分析
土壤水分特征曲线VG模型参数求解对比分析新疆农业大学2011,34(5):437~441 JournalofXinjiangAgriculturalUniversity文章编号:1007—8614(2011)05—0437—05土壤水分特征曲线VG模型参数求解对比分析刘洪波.,张江辉,虎胆?吐马尔白,白云岗(1.新疆农业大学水利与土木工程学院,乌鲁木齐830052;2.新疆水利水电科学研究院,乌鲁木齐830049)摘要:采用负压汁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.关键词:RETC;Matlab;Van—Genuchten模型;土壤水分特征曲线中图分类号:$274.1文献标识码:A ContrastAnalysisonSoilWaterCharacteristicCurveofVGModelParametersLIUHong—bo,ZHANGJiang—hui,Hudan.Tumaerbai,BAIYun—gang.(1.CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering,XinjiangAgriculturalUniversity, Uru—mqi830052,China;2.XinjiangResearchInstituteofWaterResourcesandHydropower,Uru mqi830049,China)Abstract:Water—absorbingpowerandcorrespondingwatercontentofsandyloamsamplesweremeasured withnegativepresureandVGmode1ofsoi1watercharacteristiccurvewithdifferentwaterwe reaccordably calculatedwithRETCsoftwareandMatlabsoftwarerespectively,thenthecontrastanalysis wasconductedonfittingvalueandmeasureddata.TheresultshowedthatbothMatlabandRETCsoftwaresca nbeusedtOsolvetheparametersofVGmodelofsoi1watercharacteristiccurve,Matlabhaslessfittinge rrorsthanRETCsoftware,itsfittingeffectswerebetterthanthatofRETCsoftware.RETCsoftwareperf ormedits poorfittingeffectonabsoluteproportionofsandyloamintheextremelyaridregion. Keywords:RETC;Matlab;V an—Genuchtenmodel;soilwatercharacteristiccurve士壤水分特征曲线表示土壤水在非饱和状态下能态与数量问的关系,它是分析土壤水运动的最基本的资料之一,同时也是获取其他土壤水分常数和土壤水动力参数的基础.用负压式张力计法测定土壤水分特征曲线虽然范围有一定的限度,但是它结构简单,使用方便,而且能直接在田间测量,并且能用来指示灌溉,所以应用比较广泛【卜.目前,尚不能根据土壤的基本性质从理论上分析得出土壤水的基质势与含水率的关系,因此主要采用实测结果拟收稿日期:基金项目:通讯作者:合经验模型的方法测定水分特征曲线,常用的经验模有Broods—Corey模型,Gardner模型,V anGenu—chten模型(简称VG模型)和Gardner—Russo模型.目前,对Broods—Corey模型和Gardner—Russo模型国内仅做了少量研究l4-7],而国内外使用最为普遍的描述土壤水分特征曲线的是VG模型_1引,通过Matlab和RETC软件推导出实验土壤的土壤水分曲线,并认为RETC软件较Matlab软件拟合的误差小,拟合效果优于Matlab软件.李春友等口1532010—05—21国家科技支撑计划项目(2011BAD29B05);新疆维吾尔自治区科技攻关项目(200931105);水利部公益性行业科研专项(201001066)张江辉,E—mail:**************438新疆农业大学通过优化方法,阻尼最小二乘法以及遗传算法等不同方法推求了VG方程的参数,并且大部分的研究土壤质地为粘土,砂土或壤土等,而对于极端干旱区的砂壤土现有的研究甚少,本研究尝试对该地区使用RETC和Matlab软件提供的有关函数完成VG模型中4个参数的求解.1材料与方法1.1试验条件试验地点位于新疆吐鲁番地区鄯善县新疆葡萄瓜果开发研究中心试验基地(北纬42.91.,东经9O.30.);海拔419m.年降雨量25.3mm,年蒸发量2751mm,≥10℃积温为4522.6～5548.9℃,全年日照时数2900～3100h,平均日较差为14.3～15.9.C,最大可达17.0～26.6℃,无霜期192～224d.土壤质地主要为砾石沙壤土.葡萄品种为无核白,1981年定植,树龄28a,大沟定植,东西走向,沟长54m,沟宽1.0～1.2rn,沟深0.5m左右;株距约1.2～1.5m,行距3.5In;栽培方式为小棚架栽培,棚架前端高1.5m,后端高0.8ITI.1.2试验设计试验采用地面滴灌灌溉方式,设高水X(14775ITI./hm),中水X2(7950m./hm)和低水X.(5850m./hm)3个不同的水分处理,每个处理设2个重复,每个试验处理小区面积0.028hm.1.3试验内容与方法1.3.1土壤水势土壤水势利用DLS一1I负压计测定20,3O,50cm土层负压.1.3.2土壤含水率土壤含水率采用TRIM—IPH中子仪测定,在2010年7月2O日至7月26日8:O0观测不同处理0～2O,20～4O,40～60,60～80,8O～100cm深度上的田间土壤含水率.2结果与分析2.1VG模型VG模型由美国学者V anGenuchten于1980年提出,其表达式为:+式中:为体积含水率(cm./cm.);0,为残留含水率(cm./cm.);0为饱和含水率(cm./cm.);h为负压(cmH.O);a,,为经验拟合参数(或曲线性状参数);m一1—1/n.2.2实验数据对试验地随机定点,用环刀对3个不同取样点的0～20cm和20~40cm的土壤进行取样,进行容重的测定,结果表明0～20cm的土壤容重是1.40g/cm.,而20～40cm的土壤容重是1.15g/cm.(表1).其土壤水吸力与土壤含水量实测值具体结果见表2.2.3RETC和Matlab软件拟合土壤水分特征曲线RETC软件由USSL(美国盐改中心)开发,可用来分析非饱和土壤水分和水力传导特性.它可以很方便的实现土壤转换函数功能,即根据土壤的颗粒级配中砂粒,粉粒,粘粒的百分含量以及土壤容重等土壤物理性质数据,可直接输出V an—Genuchten 模型中的4个参数.由于饱和含水率0已由实验得到,故为已知值.将表1中土壤颗粒级配参数输入到RETC软件中,拟合得到其余+3参数值在0～20cm土层深度时0,一0.0441,0/一0.0376和视一1.6592,在20~40cm土层深度时0,-----0.0472,口一0.0395及一1.5643,并将通过实验已知的0～20cm和20～40cm饱和含水率0===24.5和0一19.9分别代人VG模型公式(1)中,得RETC拟合公式,(2)式为O～20cm,(3)式为20~40cm:=:=0.0441+(2)_--0.0472q-㈦对VG模型中的参数求解只需调用Matlabl1I¨中非线性曲线拟合函数lsqcurvefit求解非线性最小二乘问题,给出参数值区间,并给出初始值,即.=Eo1.100.O04];初始迭代值,由于m一1—1/>0,所以要求>1表1试验土壤颗粒级配Table1Theparticlesizedistributionoftestsoil0～2O20～4015.0112.161.401.15第5期刘洪波,等:土壤水分特征曲线VG模型参数求解对比分析439 z一Fo100.004];待定参数的下界.一F55111;待定参数的上界函数根据最小二乘原理进行自动迭代求解.然后利用实测数据就可确定VG模型中的0…0a和4个参数.通过编程得到拟合参数在0～20cm土层深度时0一O.2438,0,一O.0228,a—O.0251和,2—1.2583,在20~40cm土层深度时0一0.1993,0,一O.0118,口:==0.2219及一1.1751,并将通过实验已知的O～20cm和2O～40cm饱和含水率一24.5和0一19.9分别代人VG模型公式(1)中,得到Matlab拟合公式,(4)式为O～20cm,(5)式为2O～40cm:_0.0228+(4)O_O.0118+(5)将RETC软件和Matlab软件拟合的曲线与实测数据绘制在同一坐标系中(图1,图2).两种求参方法所得到的曲线存在明显差异(图1,图2),在O～2Ocm深度上,Matlab拟合值与实测值较接近,其重合程度要明显优于RETC拟合曲线,在2O～4Ocm深度上,Matlab在x和x水分处理上拟合优于RETC,但x.处理上RETC拟合值与实测值更为接近.对RETC和Matlab软件拟合的曲线进行残差分析(-h3).通过残差分析,可明显看出Matlab软件拟合效果优于RETC软件.O实测值*RETc拟合值"-~-Matlab拟合值一一皿旺I1抽磷_H一一噩I1*抽磷土壤水吸力(em)土壤水吸力(em)土壤水吸力(em)x.处理x处理x处理图1O～2ocm深度不同水分处理拟合土壤水分特征曲线比较Fig.1Comparisionofthefittingsoilwatercharacteristiccurvein0—20cmdepthwaterdifferentwatertreatments440新疆农业大学2011钲一一皿删抽磷0实测值*RETc拟合值-~-Matlab拟合值2蔓tt一一皿硎*缸磷土壤水吸力(cm)土壤水吸力(cm)x,处理x处理图220~40cm深度不同水分处理拟合土壤水分特征曲线比较土壤水吸力(cm)X处理Fig.2Comparisonofthefittingsoilwatercharacteristiccurvein2O一40cmdepthwithdifferentwatertreatments表3同软件拟合值残差分析Table3Analysisontheresidualerrorfittedwithdifferentsoftware第5期刘洪波,等:土壤水分特征曲线VG模型参数求解对比分析4413小结运用RETC软件和Matlab软件对土壤水分特征曲线VG模型中4个参数进行了拟合,表明RETC和Matlab软件进行土壤水分特征曲线VG模型的参数求解是可行的.从两种求参方法看,RETC软件操作步骤简单,计算精度高,无需编程;Matlab软件数值运算功能强大,对用户的编程能力有一定的要求;从拟合结果看,Matlab软件拟合结果明显优于RETC软件,这与王薇_l..和范严伟_】的研究结果存在差异,主要原因是他们所试验土壤质地为黏壤土和粉沙壤土,在RETC软件中可以得到更精确的参数,从而得到与实测值误差更小的拟合值,而本研究试验土壤虽为砂壤土,但砾石占有一定比重,使拟合参数本身存在一定偏差,进而导致拟合曲线与实测值差异较大.参考文献:[1]李玉琪.负压计测定土壤水分的应用分析[J].中国农村水利水电,1999(3):18—19.[2]刘思春,王国栋,朱建楚,等.负压式土壤张力计测定法改进及应用[J].西北农业,2002,11(2):29—33.E3]王凤新,康跃虎.用负压计拟定滴灌马铃薯灌溉计划的方法研究I-J].干旱地区农业研究.2005,23(3):58—64. [4]韩祥伟,邵明安,王全九.简单人渗法在确定Brooks Corey水分特征曲线模型参数中的应用研究[J].土壤,2006,43(3):506—508.[5]邹朝望,薛绪掌,张仁铎.基于两组负水头入渗数据推求Brooks—Corey模型中的参数[J].农业工程,2006,22(8):1—6[6]马东豪,王全九.用Brooks—Corey模型确定两流区模型参数_J].土壤,2006,43(2):209—214.[7]邹朝望,薛绪掌,张仁铎.推求Gardner—Russo持水曲线模型参数的简单人渗法[J].水利,2006,37(9): 1114—112O.[8]魏义长,刘作新,康玲玲.辽西淋溶褐土土壤水动力学参数的推导及验证[J].水利,2004(3):81—86.[9]彭建平,邵爱军.基于Matlab方法确定VG模型参数[J].水文地质工程地质,2006(6):25—28.[1O]王薇,孟杰,虎胆?吐马尔白.RETC推求土壤水动力学参数的室内试验研究[J].河北农业大学,2008,31(1):99—102,106.[11]范严伟,邓燕,王波雷.土壤水分特征曲线VG模型参数求解对比研究口].人民黄河,2008,30(15):49—5O.E12]王小华,贾克力,刘景辉,等.V anGenuchten模型在土壤水分特征曲线拟合分析中的应用[J].干旱地区农业研究,2009,27(2):179—183.E13]V anGenuchtenMTh.Aclosed—fromequationfor predictingthehydraulicconductivityofunsaturatedsoils[J].SoilSci.Soc.Amj.,1980,44(5):892—898.[14]李春友,任理,李保国.利用优化方法求算V anGenu—chten方程参数[J].水科学进展,2001,12(4):473—478. [15]马英杰,虎胆?吐马尔白,沈冰.利用阻尼最小二乘法求解V anGenuchten方程参数I-J].农业工程,2005,2l(8):179—180.。
[土壤,水分,曲线]土壤水分特征曲线的测定及经验模型对比
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土壤水分特征曲线的测定及经验模型对比【摘要】土壤水的基质势或土壤水吸力是土壤含水率的函数，它们之间的关系曲线称为土壤水分特征曲线。
该曲线反映了土壤水的能量与数量关系，是反映土壤水分运动基本特征的曲线[1]。
它是表示土壤基本水力特征的重要指标，对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用。
【关键词】土壤水分特征曲线压力膜仪经验模型参数拟合1研究意义土壤水分运动是陆地水循环的重要组成部分，是地表水与地下水相互作用的纽带。
是降雨―产流计算、农田灌溉与排水设计、地下水补给计算、土壤植物水分定量关系预测的基础[2]。
土壤水分运动3个参数中以预测非饱和导水率最为困难，土壤水分特征曲线则最容易得到，准确性也最好，方法较多，且通过水分特征曲线模型可以推求其他2个参数，因此，水分特征曲线的获取对预测土壤水分运动参数至关重要。
2水分特征曲线测试方法（1）直接方法。
分实验室法和田间方法两种方式。
实验室内测定主要有张力计法、砂性漏斗法、压力膜法、离心机法和热电偶温度计测定等。
田间原位测定大都用张力计法。
（2）经验公式法。
经验公式法中比较常用的有：Brooks-Corey（1964）模型，van-Genuechten（1980）模型、Gardner-Russo（1988）模型等。
（3）间接推求法。
可以分为3类：土壤转换函数方法、物理―经验方法、分形几何方法。
土壤转换函数就是利用已有的土壤基本性质（如粒径分布、容重、有机质含量等）通过某种算法构建起来的预测吸力与水分含量之间关系的函数[3]。
3水分特征曲线的影响因素（1）土壤质地和结构：相同的含水量下，质地越细，水吸力就愈大，曲线愈陡；反之质地越粗，吸力就越小，曲线愈平缓。
（2）温度：在同一吸力条件下，温度升高，土壤持水量减少，温度低时，其持水能力增强；或者，在同一含水量条件下，温度高时，吸力较低，而温度降低时，则吸力升高。
（3）滞后现象：土壤水分特征曲线的滞后作用对任何质地的土壤均存在，吸水和脱水过程，负压与含水率曲线是不同的。
土壤水运动方程
土壤水运动方程1. 引言土壤水运动是指土壤中水分在各种力的作用下的运动和变化过程。
了解土壤水运动方程是研究土壤水分运动和管理水资源的基础。
本文将介绍土壤水运动方程的基本概念、应用和数学表达式。
2. 土壤水运动方程的意义土壤水运动方程描述了土壤中水分的变化过程，可以帮助我们理解土壤中水分的分布、流动和供水能力。
通过研究土壤水运动方程，我们可以预测土壤中水分的变化，优化灌溉和排水系统，提高农作物的产量和质量，合理利用水资源，保护环境。
3. 水分入渗方程水分入渗是指降雨或灌溉水进入土壤中的过程。
水分入渗方程描述了水分在土壤中的渗透和传导过程，可以用来计算水分的入渗速率和入渗深度。
常见的水分入渗方程有贾斯宁方程、菲利普斯方程和格林-阿姆普斯方程等。
这些方程考虑了土壤的孔隙结构、土壤水分含量和水力梯度等因素对入渗过程的影响。
例如，菲利普斯方程可以表示为：∂θ∂t =C⋅∂2θ∂z2其中，θ表示土壤含水量，t表示时间，z表示深度，C是一个表示土壤性质的常数。
4. 土壤水分运动方程土壤水分运动方程描述了土壤中水分的流动和变化过程。
它是由质量守恒定律、能量守恒定律和运动方程综合得出的。
土壤水分运动方程考虑了土壤水分的流动、蒸发腾发和土壤水分含量的变化等因素。
最常用的土壤水分运动方程是Richard方程，它可以表示为：∂θ∂t =∇⋅(K s⋅∇θ)−∂E∂z其中，θ表示土壤含水量，t表示时间，K s是土壤水分传导系数，∇和⋅表示梯度和点积运算符，E表示蒸发腾发。
土壤水分运动方程可以用来计算土壤中水分的分布和流动速度，预测土壤中水分的变化，优化灌溉和排水系统的设计，提高农作物的生长条件。
5. 应用与案例研究土壤水运动方程在农业生产、土壤水分管理和地下水资源保护等方面有重要的应用价值。
农业灌溉通过研究土壤水运动方程，我们可以预测土壤中水分的分布，合理调控灌溉水量和灌溉时间，提高灌溉的效率，减少水分的浪费。
例如，根据土壤水运动方程，可以优化灌溉系统的设计，选择合适的灌溉方式和灌溉设备，提高农作物的产量和质量。
包气带土壤水的基本理论及测试方法
饱和含水量(Saturation Capacity)
土壤中所有的有效孔隙全部被水充满时的土壤含水量。 从田间持水量到饱和含水量之间的水分，为自由重力水，受重力作用向下运动。 地下水面以下土壤含水量处于饱和状态。
包气带土壤水的基本理论及测试方法
3、土壤水分的有效性
指土壤水分能否被作物吸收利用及其吸收利用的难易程度。 其有效性取决于水分存在的形态、性质、数量、分配情况，以及作物吸水力。 一般：下限-凋萎系数，上限-田间持水量。
包气带土壤水的基本理论及测试方法
包气带土壤水的基本理论及测试方法
包气带土壤水的基本理论及测试方法
毛管水的物理化学性质已具备一般自由水的特点。可在毛细力的作用下运动， 具有溶解化学组份的能力。
毛管上升高度
湿润现象
表面张力
湿润角 毛细作用 曲率半径
P (1 1)
r1 r2
P 2
r
r R
c os
包气带土壤水的基本理论及测试方法
毛管内外的压强差 毛管上升高度
Pc
2
cos
R
hc
2 cos g(w a)R
e Vv Vs
n p Vv V
np
e 1 e
1
0 s
e np 1 np
包气带土壤水的基本理论及测试方法
三 土壤水分的作用力及存在形式
1、土壤水分的作用力
分子力（吸附力，Molecular Force）：土壤颗粒表面的分子和离子对 水分的吸力。与比表面成正比。紧靠土粒表面的分子吸力很大，向 外迅速减弱。
固体颗粒
土壤属性空间预测精度与不确定性分析——有限最大似然法和高程辅助变量的应用
摘要土壤属性空间变化的准确预测是土壤学及环境科学等相关学科的一个共同主题。
在全球变化、资源与环境、生态多样性、食品安全以及人口与耕地等一系列问题的相关研究过程中，对土壤属性空间分布信息，不论在信息的数量方面还是在准确性方面，都提出了越来越高的要求。
本文从准确性和不确定性两个方面，对有限最大似然法（REML）和高程辅助变量在土壤属性空间预测中的应用进行了探讨和研究，主要内容与结论如下：（1）以北京市大兴研究样区作为研究样区，以土壤有机质、土壤含水量、土壤速效钾和土壤有效锰四个土壤属性作为目标变量，通过选择不同的样本点数，对比分析REML法和传统的矩量法（MoM）在计算变异函数准确性方面的表现。
结果表明：在样本点数从150个逐渐减少到50个过程中，当样本点数小于70个后，所有目标变量的预测精度都开始明显的下降。
在样本点数比较少的情况下，REML法估计的变异函数比MoM法估计的变异函数更准确一些。
（2）以土壤有机质和土壤有效锰作为目标变量，通过选择不同的空间尺度，分析空间尺度对土壤属性变异函数准确性的影响。
结果表明：空间尺度对于认识土壤目标变量的空间变异特征具有明显的影响；REML法在提高空间预测精度方面效果是否明显与研究区的空间尺度也紧紧相关，本文中，REML法估计的变异函数在20km和30km两个尺度范围内比MoM法变异函数的预测精度高。
（3）以平谷区为研究样区，以高程作为辅助变量，以土壤有机质、土壤速效钾、土壤有效磷、土壤有效铁等为目标变量，通过利用普通克里格法（OK）、协克里格法（CK）和回归克里格法（RK）三种方法，对比分析高程数据是否可以用来提高上述土壤属性的空间预测精度。
结果表明：高程作为辅助变量，可以用来提高土壤属性的空间预测精度，但这种方法并不适合所有土壤属性，本文中土壤有效铜、土壤有效铁和土壤有效锰三种微量元素的预测精度没能够被提高；利用高程对土壤属性进行空间预测时，在选用最适宜的方法之前，应该对土壤变量的空间结构、土壤属性的全局趋势、土壤属性与高程之间的线性相关关系、结构相关关系等进行仔细分析。
土壤水力学参数数值反演方法研究进展
土壤水力学参数数值反演方法研究进展周晓冰（青岛大学，山东青岛266071）摘要：数值反演方法是一种间接测定土壤水力学参数的方法。
本文介绍了数值反演方法发展的历程和该法使用中存在的问题以及解决方法。
关键词：土壤水力学参数；间接方法；数值反演中图分类号：P627文献标识码：A 文章编号：1671-1602（2018）09-0132-01土壤水力性质是水分运动方程的重要参数，主要包括水力传导率K (θ)、土壤水分特征曲线θ(h )等。
其中水力传导率K (θ)决定了水和溶质在土壤中的运移速率，土壤水分特征曲线表示土壤水分含量与压力水头的函数关系，是建立土壤水分运动数学模型的基础，这些参数的可靠性直接影响着水分运动模型预测的准确性[1]。
尽管有许多实验室和田间方法可以用来确定包气带中以土壤水分特征曲线和非饱和水力传导率为代表的土壤水力性质，但大多数方法需要静态或稳态流条件来满足相应分析方法的假设或需要较精密的仪器，这使得测量耗时耗力，可行性不高。
因此，人们开始发展间接的方法来估计及土壤水力性质。
间接方法有土壤转换函数法、物理-经验法、分形几何法、土壤形态学法和数值反演方法等[2]。
数值反演方法具有以下优点：（1）不需要精密的测量仪器；（2）在初始和边界条件上比直接方法方法更加灵活，不需要达到稳态；（3）可以从单个瞬态流实验同时估算土壤水分特征曲线和非饱和导水率函数；（4）为优化参数提供置信区间，因此受到研究者的关注。
反演方法估计土壤水力性质参数在国外已有较长时间的研究。
反演方法首先由Gardner [3]应用于压力板出流方法，将饱和的土样置于密闭压力室的多孔板上，并逐步对其进行加压，在每次压力增加后测量出流量直至平衡，以此计算水力传导率和扩散率。
Whisler 和Watson [4]（1968）首次提出应用计算机模型估算土壤水力参数，他们通过匹配土壤排水流量的模拟值和实测值估计了土壤的非饱和导水率。
Zachman [5]等人（1981）使用土壤排水数据进行模拟表示，如果累计排水量与预测量值相吻合，则可获得最佳优化参数结果。
土壤水动力学SWD土壤水分动态模拟模型简介
典型模型2——土壤水分模拟的BP网络模型
BP-ANN结构：
三层网络结构：
输入层
隐含层
输出层 误差反向传 播
… …
…
输入层：Xn
Xn
Ym
隐含层：Hq
f(u) 1 1exp(u)
信息正向传
Hjpf n WiIjXipH j
与土壤水量平衡模型相比，偏微分方程形式的土壤水动 力学模型可以更细致地描述土壤水的运动与转化，得到 土壤水分动态的时空分布规律。
实际情况下，多采用数值方法来进行求解
土壤水分动态模拟的确定性模型和随机性模型
（1）确定性模型
影响农田土壤水分动态变化的因素（气象、土 壤等）在时间、空间上均有一定ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ随机特性。 如果不考虑上述因素的随机性，则模型属于确 定性模型，目前常用的水量平衡模型和水动力 学模型多为确定性模型，适用于下垫面（土壤 、作物等）均匀、气象要素确定的情况。
（2）随机性模型
考虑农田土壤水分动态变化的因素（气象、土壤 等）在时间、空间上的随机特性，建立的模型。
对于时域随机性，首先用适当的随机过程模型来 描述降水、腾发等的随机变化特性。然后建立描 述土壤水量平衡或水分运动的随机微分（差分） 方程模型或状态空间模型，可以求解得到土壤水 分动态的概率分布。
土壤水动力学SWD土壤水分 动态模拟模型简介
土壤水分动态模拟模型的必要性 模型的分类 典型模型介绍 土壤水动态模拟模型的发展方向
土壤水分动态模拟模型的必要性
土壤水分研究在水文学、土壤学、农田水利 学、生态学、环境科学等学科的重要作用， 众多学者对土壤水分变化规律进行深入研究， 有必要建立土壤水分动态模拟模型，以模拟 土壤水分在不同自然及人为条件下的动态变 化及分布规律，进而对农田及天然植被耗水 过程、污染物迁移过程进行模拟分析
不同土地利用类型土壤水分特征曲线研究
不同土地利用类型土壤水分特征曲线研究黄朗１，２，３王醒１，２，３黄卉１，２，３方荣杰１，２，３（１．桂林理工大学环境科学与工程学院；２．桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室；３．桂林理工大学岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心，广西桂林５４１００４）中图分类号：Ｓ１５７．２ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５３６６．２０２０．０６．０２摘要：以喀斯特地区典型峰丛坡地不同土地利用类型为例，结合野外调查与室内分析方法，应用Ｖａｎ－Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ模型研究灌木林地、橘子园地、西瓜耕地３种土地利用类型的土壤水分特征曲线，分析在不同土地利用类型下的土壤持水性能。
结果表明：喀斯特典型峰丛坡地土壤黏粒含量和密度大小依次为西瓜耕地＞橘子园地＞灌木林地，总孔隙度则呈相反趋势。
灌木林地土壤持水量显著高于橘子林地和西瓜耕地，且与坡位高低呈正比。
土壤持水能力与黏粒含量、土壤密度呈正相关趋势，与土壤总孔隙度呈负相关趋势，与坡位呈负相关趋势。
西瓜耕地的持水能力最强，橘子园地其次，灌木林地最弱。
土地利用类型是土壤水分特征曲线的主要影响因子。
关键词：喀斯特；土地利用类型；Ｖａｎ－Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ模型；水分特征曲线 中国西南喀斯特地区是全球喀斯特的集中区，主要集中分布在滇、黔、桂３省区，面积约３３．６万ｋｍ２，由于其二元结构特征，形成了脆弱的生态环境［１］。
生态环境变异敏感度高，稳定性差，成土缓慢导致土层浅薄且分布不均，地表与地下并存的二元结构导致雨水和地表水强烈渗漏，地表生境处于长期干旱状态。
土壤水是陆地植物赖以生存的原动力，也是提高农业生产种植的驱动力。
土壤水分特征曲线是描述土壤水分能量和数量的关系曲线，反映了土壤水基质势与土壤水含量的函数关系，对研究土壤水滞留与运移有重要作用［２，３］。
很多学者已经对土壤水分特征曲线进行了大量的研究，研究表明土壤水分特征曲线受到多重影响因子的制约，其中包括土壤颗粒的机械组成［４，５］、密度［６］、土壤结构［７］３大主要理化性质。
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ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｐｅ ｄ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ，ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎｇ ｔ ｙ ｐｅ ｓ ｏ ｆ Ｐｅ ｄ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｆ ｕ ｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，
Ａｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎｔ ｏ ｆ Ｓｏ ｉ ｌ Ｈ ｙｄ ｒ ａ ｕｌ ｉ ｃ Ｐｒ ｏｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｕｓ ｉ ｎｇ Ｐｅ ｄｏ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｆ ｅ ｒ
Ｆｕｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎｓ．Ａ Ｒｅ ｖｉ ｅ ｗ
ＤＩ ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ ｌ ｉ Ｍ ｕ ａ ｔ ｔ ａ ｒ Ｓ ａ ｙ ｄ ｉ
摘
要 ： 土壤转换 函数是利用一定 数量 的土壤样本及其实测数据 ， 在土壤 理化性质和水力参数之间连接起来建
立函数关系 ， 由此推求土壤水力性质 的间接方法之一 ， 应用 十分广泛 ． 本文基 于国内外 土壤转换 函数 的构建应用 发展情况 ， 讨论 土壤转换 函数特征 ， 分析转换 函数类型 、 预测 变量 、 构建方法 、 参数估算等 ， 总结各种 土壤转换 函
２ ． Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ Ｏａ ｓ ｉ ｓ Ｅｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｕ ｒ ｕ ｍｑ ｉ Ｘｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ８ ３ ０ ０ ４ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｖ ｏ １ ． ３ ４ ． Ｎ Ｏ ． １
Ｆｅ ｂ． ，２ ０１ ７
基 于土壤转换 函数 的土壤 水 力性质估 算研 究进 展木
丁建 丽 ， 穆 艾塔 尔． 赛地
（ １ ． 新疆大学 资源与环境科学学院 ， 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ４ ６ ； ２ ． 绿洲 生态教 育部重 点实验 室 ， 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ４ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ， ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｐｅ ｄ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎ ｔ ， ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ａ ｎ ｄ
ｎｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｙ ｄ ａ ｔ ａ ｆ ｏ ｒ Ｐｅ ｄ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎｄ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ
（ ．Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｘｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｕ ｒ ｕ ｍｑ ｉ Ｘｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ８ ３ ０ ０ ４ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
第 ３ ４ 卷第 １ 期 ２ ０ １ ７ 年２ 月
新疆大学学报 （ 自然科 学版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ￣ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
数的优点和不足 ， 说 明国内外常用的转换函数及其预测变量 ， 提 出构建 、 应用和验证转换 函数的数据要求 ， 为土 壤转换 函数构建 、 正确应用及其适用性分析 提供科学参考 ． 关键词 ： 土壤转换函数 ； 土壤水力性质 ； 参数估算
ＤＯ Ｉ： １ ０ ． １ ３ ５ ６ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ６ ５ １ ０ ９ ４ ． ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． ０ １ ８ 中图分类号 ： Ｘ ８ ７ ； Ｓ １ ５ ６ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ． ２ ８ ３ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ９ ６ ． ０ ６