推求Gardner-Russo持水曲线模型参数的简单入渗法
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。
土壤持水曲线vanGenuchten模型求参的一种新方法_刘贤赵
*国家自然科学基金项目(No.40101005,No.50609022)资助作者简介:刘贤赵(1970~),男,湖南隆回人,教授,博士,主要从事区域水土资源高效利用研究。
E -mail:xianz haoliu@ 收稿日期:2006-09-21;收到修改稿日期:2007-03-23土壤持水曲线van Genuchten 模型求参的一种新方法*刘贤赵 李嘉竹 张振华(鲁东大学地理与规划学院,山东烟台 264025)A NEW METHOD TO ES TIMATING PARAMETERS OF VAN GENUCHTEN MODEL FORSOIL WATER RETENTIONLiu Xianzhao Li Jiazhu Zhang Zhe nhua(Colleg e o f Geogra ph y a n d Pla nn in g ,Lu don g U ni versit y ,Yan tai,Shan don g 264025,Chin a )关键词 土壤持水曲线;van Genuchten 模型;DPS 数据处理系统;Marquardt 方法中图分类号 S15217 文献标识码 A土壤持水曲线是研究土壤水动力学性质必不可少的重要参数。
在已经建立的众多数学模型中,van Genuchten 模型以其与实测数据拟合程度好而得到广泛的应用,而运用该模型的关键是如何获得其中的4个参数。
仅就我国而言,不少学者投入大量的精力发展了确定van Genuchten 模型参数的方法。
邵明安等[1~3]基于一维土壤水分运动的Richards 方程提出了推求土壤van Genuchten 模型和Brooks -Corey 模型参数的简单入渗法;王金生等[4]将最小二乘法和非线性单纯形法相结合拟合了van Genuchten 模型参数;徐绍辉等[5]也借助最小二乘法并结合P-i card 迭代法拟合了砂质黏壤土的van Genuchten 模型参数;李春友等[6]也利用单纯形调优法拟合van Genuchten 模型的参数;魏义长等[7]运用Matlab 编程软件对辽西淋溶褐土van Genuchten 模型的参数进行了推导估算。
空间均化分层土壤入渗模型
进行积分, 得到平均累计入渗量 F 和入渗率 f . 由于
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GGA 模型中的参数的 Am, Bm, tm−1, tpm 和 Fpm 与地表开 始积水时和计算时刻 t 湿润锋所在土层有关, 所以需 要确定在计算时刻 t, 对于任意 K 值, 地表是否积水, 若积水还需确定湿润锋在地表开始积水时刻所在土 层 i 和 t 时刻所在土层 j.
收稿日期: 2007-05-29; 接受日期: 2008-08-03 国家自然科学基金面上项目(批准号: 50579031)和国家自然科学基金创新研究群体基金项目(批准号: 50721006)资助
摘要 以通用 Green-Ampt 模型为基础, 用概率密度函数和垂向分层分别描述了土壤饱和 导水率在水平和垂直方向上的空间变异性, 通过面积均化建立了宏观尺度上的空间均化分层 土壤入渗模型(SAI 模型). 针对典型土壤入渗过程的数值实验表明了 SAI 模型具有较高的精 度, 能够充分反映饱和导水率空间变异性对入渗的影响. 分析表明在暴雨期土壤的平均入渗 率随水平方向的变异性增强而减小, 目前采用的垂向平均方法将低估入渗量. SAI 模型本身 包含了土壤的非均匀性, 是一个宏观尺度的模型, 在保持模型物理机理和参数物理意义的同 时, 有效避免了由于入渗模型非线性和土壤非均匀性引起的模型适用尺度和应用尺度不匹配 问题, 在空间均化水文模型中的初步应用表明, SAI 模型可以用于宏观尺度水文或气象模型 中暴雨期或者灌溉条件下的入渗模拟.
当湿润锋处于第 m 层土壤, 地表积水后 GGA 模 型[25,26]可以写为
f
⎛ = km ⎜1+
⎝
Am Bm + F
⎞ ⎟, ⎠
(1)
F = kmt + Am ln ( Am + Bm + F ) + C ,
土壤水分运动特征及其参数确定
摘要土壤水分运动特征及其参数确定学科名称: 水文学及水资源答辩日期：2003.3作者: 来剑斌作者签名：导师: 王全九教授导师签名：摘要在总结国内外有关土壤水分运动特征及参数确定方法研究成果的基础上，采取理论分析与室内试验相结合的方法，研究了四种不同质地土壤水平一维入渗、垂直一维入渗、点源自由积水入渗及负压盘式吸渗等的入渗模型及土壤水分运动参数的确定方法,获得以下研究结果。
1. 对常用的土壤水分特征曲线公式特点和相互关系进行了分析,获得了土壤质地与水分特征曲线常用表达式中参数之间的相关关系。
研究表明土壤质地与分形理论预测土壤水分特征曲线结果较好。
采用积分方法与入渗特性法确定的土壤水分特征曲线，在土壤低吸力段，与实测值吻合良好。
2. 由水平一维入渗资料计算土壤水分扩散率，结果表明，扩散率与含水率间符合指数函数变化关系，扩散率系数D0随土壤粘性增加而减小。
采用Burdine模式和Mualem模式计算的土壤水分扩散率表达式中的系数和指数随着土壤质地由细变粗而逐渐变大。
3. 利用实测资料分析Philip入渗公式与Kostiakov经验公式间的关系表明，二者在某种程度上具有一致性。
分析获得了Green-Ampt入渗模型与Philip模型参数间的相关关系表达式。
利用垂直一维入渗资料分别计算了四种不同质地土壤的导水率，结果表明，土壤导水率与含水率间关系符合乘幂函数变化关系。
比较分析了不同方法确定饱和导水率K s。
4. 对负压盘吸渗的稳定性分析表明，用改进的盘式吸渗仪进行土壤吸渗实验具有一定的稳定性和可靠度。
入渗时间相同时，不同负压水头下的累积入渗量随着负压的增大而减小。
利用负压盘式入渗资料，采用不同方法，分别计算并对比分析西安理工大学硕士学位论文了四种不同质地土壤的吸湿率及导水率。
结果表明，负水头越大土壤吸湿率及导水率越小。
对于同一个负压值，土壤吸湿率与导水率随土壤粘性增加而减小。
5. 除榆林土外，其余三种不同质地的土，渗透仪与点源入渗确定的土壤导水率接近，而一维入渗与盘式吸渗确定的土壤导水率接近，且比渗透仪及点源入渗测定值大。
土中水与土的渗透及其计算
Chapter 4 Water in soils, seepage and its calculation
概述 Introduction
岩土中的水及其运动 Water in soils and its movement
地下水 地下水位以上的水
图4-1
渗流的工程意义 Engineering significance of seepage
非饱和土的渗透性
Permeability of unsaturated soil 非饱和土中孔隙水与气的三种不同形态
水封闭 双开敞 气封闭
图4-16
水和气体流动的广义达西定律
ka a va kaia a y k w w vw k wiw w y
渗漏 水利工程
渗透破坏 石油和采矿工程、环境工程
土中水和渗流问题的研究历史
Research history of water in soils and seepage
土中水的研究
年Low给出了粘土颗粒表面结合水形成的机理； 1960 年Martin得出了不同厚度结合水的密度分布， 1959年给出了物理模型以说明土的冻胀机理； 1975 年Mitchell在出版的Fundamentals of Soil Behavior一书中，对于土中水的形态及其对土性的 影响作了较全面的总结和阐述。
通过土体1和2的流量相等，得 则 则微分方程在土体1 中的定解为： (b) 土体2 的边界条件为 可求得微分方程在土体2中的定解为： (c)
若将测管水头基准面选在 h2的水面位置，微分方程的 解可进一步简化为
土体1中
地下水渗流基本方程及数学模型总结
V Qt vt m V vt
§5 描述地下水运动的数学模型及解算方法
X方向流入流出差
( v x ) |( x , y , z ,t ) yzt ( v x ) |( x x , y , z ,t ) yzt
y方向流入流出差
( v y ) |( x , y , z ,t ) xzt ( v y ) |( x , y y , z ,t ) xzt
流入－ 流出＝V
研究对象可以是大区域的，也可以是微分单元体 大区域的水均衡计算经常用于区域的水资源评价 地下水渗流的连续性方程就是质量守恒方程，也称为水
均衡方程。现在基于微分单元体做水均衡分析，推导渗 流连续性方程。
（一）渗流连续性方程的推导
在渗流场中任意取一点P(x, y, z)，以P为 中心沿直角坐标轴取一微小的六面体，体 积为 ，称为特征单元体，设单元 体无限小，但保证单元体中地下水穿过介 质骨架和空隙。 假设：水是可压缩的，固体颗粒不能被压 缩，多孔介质骨架在垂直方向（Z）可压 缩，x、y为常量。因此，只有水的密 度、孔隙度n和单元体高度z三个量随压 力而变化。
( v y ) xyzt y
y 0
z方向流入流出差 单元体内地下 水质量变化量 地下水运动的 连续性方程：
( v z ) xyzt z
z 0
( v x ) ( v y ) ( v z ) ( nz ) x y z xy y K xx ) x x x
H ( K yy ) y y ( v z ) H ( K zz ) z z z
( v y ) y
§5 描述地下水运动的数学模型及解算方法
( nz ) 第二步：化简方程右端项： t
2地下水渗流基本方程及数学模型
安徽理工大学 地球与环境学院 水资源与规划系
Ch2 地下水渗流微分方程及数学模型
地下水动力学
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Ch2 地下水渗流微分方程及数学模型
*范围值：n×10-3~ n×10-5； 范围值：0.05~ 0.30。实际测出的值往往小于理论值。
上述两参数之间的不同，还在于潜水含水层存在滞后疏干现象。 弹性释水与重力给水: 对于含水层而言，由于受埋藏条件的限制，抽水时，水的给 出存在着不同。 潜水含水层在抽水过程中，大部分水在重力作用下排出，疏干作用于水位变动带（
为反映含水层地下水运动的普遍规律，我们选定在各向异性多孔介 质中建立地下三维不稳定流动连续性方程。
地下水动力学
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Ch2 地下水渗流微分方程及数学模型
由于渗流场中各点的渗流速度大小、方向都不同，为了反映液体运动的 质量守恒关系，需要在三维空间中建立微分方程形式表达的连续性方程。
则有：
即：
将
代入整理得：
地下水动力学
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Ch2 地下水渗流微分方程及数学模型
所以有
上式为三维流微分方程，也可写成：
物理意义：渗流空间内任一单位体积含水层在单位时间内流入与流出该体 积含水层中的弹性水量的变化量，即单位体积含水层的水量均衡方程。
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= =
由含水层状态方程，
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Ch2 地下水渗流微分方程及数学模型
因为 则可得到： 所以有 ，Z为定值，则
于是连续性方程变为：
间接推求非饱和土壤导水参数的方法
间接推求非饱和土壤导水参数的方法【摘要】本文介绍了四种间接推求非饱和土壤导水参数的方法，包括土壤水分再分布过程法、土壤水分特征曲线拟合模型法、简单入渗法和土壤转换函数法，并对四种方法出归纳，提出了进一步研究的方向。
【关键词】非饱和土壤导水参数；水分再分布；水分特征曲线；简单入渗法；PTFs确定非饱和土壤导水参数的方法有两大类：直接法和间接法。
鉴于直接法，耗时多，价格昂贵，所得精度难以保证，空间差异性大，间接法成为许多专家学者研究的焦点。
本文通过介绍推求非饱和土壤导水参数的主要几种间接方法，做出归纳，以期为非饱和土壤导水参数间接法的进一步研究起到推动作用。
1.土壤水分再分布过程法邵明安[1]提出的一种土壤导水参数模型，将一维垂直和水平土壤水分再分布过程结合起来，根据土壤湿润锋湿度与湿润剖面平均湿度之间的函数关系，推出非饱和导水率K(θ)的解析表达式。
这样，只要利用土壤水分再分布的湿润过程，确定表达式中的常数，就可直接算出土壤的非饱和导水率。
根据湿润锋湿度与平均湿度拟合关系的不同，推出K(θ)有不同的表达式，本文采用湿润锋湿度与平均湿度为幂函数关系：K(θ)=（θ-θinm■■-Z■■-n■m■■■-X■■）上式：θ为体积含水率，θi为初始含水率，H为水深，Z、X分别为垂直和水平方向水分运移的距离，Z■和X■为所加其水面刚刚消失时初始湿润深度，m、n、m1、n1、a、b均为拟合参数。
2.土壤水分特征曲线拟合模型法2.1 Mualem模型Mualem模型关于相对导水率的表达式如下：Kr(Θ)=Θ1/2■■/■■■（1）式中：Kr为相对导水率，即K/Ks，h为水头值，Θ为无量纲含水量。
无量纲含水量表达式Θ=■（2）求解方程（1）时需要建立无量纲含水量与水头值的关系式，采用幂函数形式：Θ=（ａｈ）－ｂ（3）将（3）式代入方程（1）积分得：Kr(Θ)＝Θ５／２＋２／ｂ（4）2.2 Burdine模型Burdine建立的相对导水率表达式如下：Kr(Θ)＝Θ２■■／■■（5）将（3）式代入方程（5）积分得：Kr(Θ)＝Θ３＋２／ｂ（6）2.3 Van Genuchten模型[2]Van Genuchten水分特征曲线模型为：Θ＝［１＋（ａｈ）ｎ］－ｍ（7）式中：α是标定参数，与土壤平均孔隙半径成正比，n和m是土壤水分特征曲线的形状参数或孔隙分布指数,且有m=1-1/n。
2渗透系数和导水系数
>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学§6.2渗透系数和导水系数渗透系数又称水力传导系数，是描述介质渗透能力的重要水文地质参数。
根据达西公式，渗透系数代表当水力坡度为1时，水在介质中的渗流速度，单位是m/d 或cm/s 。
渗透系数大小与介质的结构（颗粒大小、排列、空隙充填等）和水的物理性质（液体的粘滞性、容重等）有关。
导水系数即含水层的渗透系数与其厚度的乘积。
其理论意义为水力梯度为1时，通过含水层的单宽流量，常用单位是m 2/d 。
导水系数只适用于平面二维流和一维流，而在三维流及剖面二维流中无意义。
利用抽水试验资料求取含水层的渗透系数及导水系数方法视具体的抽水试验情况而定，下面就各种情况下的计算公式加以简述，其原理及具体计算步骤可参考地下水动力学相关教材。
一、单孔稳定流抽水试验抽水孔水位下降资料求渗透系数1. 当Q ～s （或2h ∆）关系曲线呈直线时， （1）承压水完整孔：rR sMQ K ln 2π= (6-9)（2）承压水非完整孔： 当M ﹥150r ，l /M ﹥0.1时， )12.1ln (ln2rMl l M r R sMQ K ππ-+=(6-10) 当过滤器位于含水层的顶部或底部时，)]2.01ln([ln 2rM llM r R sMQ K +-+=π(6-11)（3）潜水完整孔：rR h HQK ln )(22-=π (6-12)（4）潜水非完整孔：当h ﹥150r ，l /h ﹥0.1时，)12.1ln(ln)(22rhll h rR h HQK ππ⋅-+-=(6-13)当过滤器位于含水层的顶部或底部时，)]2.01ln([ln )(22rh ll h rR h HQK +-+-=π图6-2 土壤含水率变化曲线-14)式中 K —渗透系数（m/d ）； Q —出水量（m 3/d ）； s —水位下降值（m ）；M —承压水含水层的厚度（m ）； H —自然情况下潜水含水层的厚度（m ）；h —潜水含水层在自然情况下和抽水试验时的厚度的平均值（m ）； h —潜水含水层在抽水试验时的厚度（m ）； l —过滤器的长度（m ）； r —抽水孔过滤器的半径（m ）； R —影响半径（m ）。
用水平土柱估算土壤入渗性能和水分布简化模型方法
2011年1月农业机械学报第42卷第1期用水平土柱估算土壤入渗性能和水分布简化模型方法*毛丽丽 雷廷武(中国农业大学水利与土木工程学院,北京100083)摘要 在对G reen Ampt 修正模型研究的基础上,根据水量平衡原理,提出了在水平土柱试验供水量、土壤初始与饱和含水率、土壤含水率线性分布假定的基础上计算土壤入渗性能的简化模型方法。
用本研究提出的简化算法计算得到的土壤入渗性能与其他方法得到的结果非常接近。
将该简化方法计算得到的土壤含水率分布与实测值进行比较表明,平均误差为4 18%,证明该方法估算的土壤含水率分布与实测值非常接近。
结果表明该方法可以较为准确地估算土壤入渗性能在时间上及含水率在空间上的分布,能方便地应用到相关研究与应用中。
关键词:水平土柱 G reen Ampt 入渗模型 土壤含水率 修正模型中图分类号:S152 7+2文献标识码:A文章编号:1000 1298(2011)01 0049 05Si m plifiedM ethod for SoilW ater D istributi on and I nfiltrability Esti m ationsM ao Lili Le iT i n g wu(College of H ydraulic and C ivil Eng ineering,China A gricu ltural University,Beijing 100083,China )Abst ractA si m p lified m athe m atic m odel w as for m ed to esti m ate the so il infiltrab ility fro m the tota l w ater supply ,the i n iti a l and sat u ra ted soilw ater con tent and the li n ear assumpti o n o f the so ilw ater distribution based on the study o f m od ified Green Ampt mode l and the m ass/w ater balance pri n c i p le .The so il i n filtrability esti m ated w ith t h is ne w si m p lified m e t h od is ver y close to the values calcu lated w it h the other m ethods .Co m parisons w ere m ade bet w een the predicted and m easured so il w ater d istri b u ti o n .The average relati v e err o r w as 4 18%w hich verified that the predicted one w as ver y close to the m easured val u es .The results sho w ed that the ne w l y suggested m odel cou l d pred ict the soilw ater distri b ution a l o ng the horizontal so il co l u m n as a function of ti m e very accurate l y .This ne w m ode l i s read il y applicab le to the re lated stud i e s and applicati o ns .It has g reat i m po rtance for the study o f hydrolog ic circulationstud ies .K ey w ords H orizontal so il co l u m n ,G reen Am pt infiltration m ode,l So ilw ater con ten,t M od ifiedm ode l收稿日期:2009 12 10 修回日期:2010 01 06*国家自然科学基金资助项目(40635027)作者简介:毛丽丽,博士生,主要从事农业水土工程研究,E ma i :l l eoa m@126.co m通讯作者:雷廷武,教授,博士生导师,主要从事农业水土工程研究,E m ai:l dd ragon @pub li c3.b ta .net .cn引言土壤入渗过程是水文循环中的重要环节。
入渗系数的测定方法
入渗系数的测定方法说实话入渗系数的测定这事儿，我一开始也是瞎摸索。
我试过双环法，这是比较经典的方法。
就是挖个小坑，然后把两个环放进去，一大一小，小环在中间。
就像给土里插了两个同心圆的圈似的。
我开始的时候老是不注意，把环插歪了，这就影响结果了啊。
这时候填土就很关键，得小心翼翼地把土填回去，要均匀得像蛋糕师傅往蛋糕模具里装面粉那么均匀。
然后往两个环里倒水，倒的时候呢，得保持一定的水位高度。
这就像给鱼缸加水，要一直维持那个水位似的，说起来简单，做起来可难了，一不留神水就倒多了或者倒少了，多了少了都会让测定不准。
还有一次我用了人工降雨模拟法呢。
这个就更复杂了。
我得搭个模拟降雨的小装置，就好比搭个小玩具房子一样。
我一开始根本不知道喷头的高度和角度会影响测定，瞎安装。
结果可想而知，失败得一塌糊涂。
后来我发现喷头的高度、角度都有讲究，要模拟自然降雨那种均匀分散的样子。
我又重新调整，试了好多次才让模拟的雨像那么回事。
然后在地面上放一些测量仪器，观察雨水渗进去的速度和量。
这时候问题又出现了，测量仪器的精度很重要，我原来用的那个可能不太精确，测出来的数据总是怪怪的。
我就换了个更精密的，才得到了还比较靠谱的数据。
我还不确定我这些方法是不是绝对准确。
比如说土壤本身的结构复杂得很呢，有的地方土质疏松，有的地方紧实，这肯定会影响入渗系数。
但是我觉得不管用什么方法，在开始测定之前，你得把现场收拾得干净利索，就像做蛋糕前要把厨房台面擦干净一样。
而且你的所有设备和用料都得提前检查好，别等开始测定了才发现这不行那不行的。
在操作过程中呢，每一步都得小心谨慎，像是在拆炸弹一样，不能有大的失误。
像双环法如果环的材料不好或者有破损，那也会让测量结果完蛋。
人工降雨模拟法中如果降雨的速度模拟得不对，那整个测量也就没意义了。
总之啊，测定入渗系数不容易，要耐心细心，还得不断总结失败的经验才能有点成果。
建筑技术丨强降雨入渗下高大挡土墙渗流与稳定分析
边坡在降雨作用下易发生滑坡，目前大量的学者对降雨作用下的边坡饱和一非饱土渗流及强度进行了较深入的分析研究。
现有的研究多将降雨入渗面作为同一土层进行了分析研究，对入渗面为不同土层进行分析研究的较少。
本文以半填方半挖方挡土墙作为研究对象，通过有限元法分析了降雨作用下挡土墙后回填土体、原状土体的雨水下渗的饱和一非饱和渗流状态，研究了该挡土墙在不同降雨持时，挡土墙的整体稳定性，为挡土墙的设计提供必要的参考。
1、降雨入渗模型1.1 降雨入渗挡土墙模型降雨入渗过程一般受降雨强度q.地面以上水层厚度、土层表面的含水率、土层饱和渗透系数KW有关，当降雨持续时间较长时，土层的入渗强度近似等于土层饱和渗透系数。
本文中挡土墙形式及渗流模型如图1所示。
降雨量假设原状土饱和渗透系数为KW 一回填土饱和渗透系数为Kwz, 挡土墙渗透系数为KW3。
此处回填土考虑采取砂质回填土，渗透 性大于原状土，考虑到一般挡土墙泄水孔质量较差，假设其渗透 性系数大于原状土，故有：Kw2>Kw ∖>Kw3.假设原状土体宽Ll , 回填土体宽L 2o 挡土墙后降雨入渗的过程分为如下过程及行为。
(1 )当4<Kw ∣,此时地表径流不会发生，降雨将全部入渗， 此时地表入渗强度i = q.(2 )当KQq> K~回填土部分的降水全部下渗，但原状 土部分降雨发生径流，径流将全部径流至回填土区，此时，原状 土入渗强度为：iι = Kw2 ；回填土入渗强度为/2 = (/+ ( q-Kw ∖ ) L ∖∕Lι 和i 2 = K w 2中的大值0(3 )当q>Kw2 ,由于降雨强度大于土壤的入渗率，故部分降 雨并不入渗，形成地表径流，原状土入渗强度为Zi = ∕C w ι /回填土 入渗强度为Z2 = ∕C W 2O1.2 饱和一非饱和渗流的控制方程及定解条件饱和一非饱和渗流的控制方程表示为：式中：Kw 为渗透系数(cm/s ) ； 〃W 为水的密度；m?w 为土水特征曲线斜率的绝对值；人为总水头；〃W 为压力水头(非饱和区 为负值，饱和区为正值)，/2 = /?w+ Z o(1 )初始条件：ah 、 a 「一)+『(&, ∂x ∂y c)h(1)(2 )边界条件。
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.。
用垂直入渗法推求Gardner-Russo模型参数
用垂直入渗法推求Gardner-Russo模型参数
范军亮;张富仓
【期刊名称】《水利学报》
【年(卷),期】2010(041)011
【摘要】通过室内垂直入渗试验研究了3种不同质地土壤的垂直一维水分入渗特性,并基于Gardner模型表征的非饱和土壤导水率和Gardner-Russo模型表征的土壤水分特征曲线形式,结合非饱和土壤水动力学方程,推导了土壤水分垂直一维入渗时累积入渗量、入渗率和湿润锋之间的理论关系.在此基础上推求了Gardner-Russo模型中的参数,利用试验数据对模型中参数进行了敏感性分析.结果表明,该方法所求得的参数具有较高的精度,这为土壤水分运动参数求解提供了一种简单而准确的方法.
【总页数】7页(P1367-1373)
【作者】范军亮;张富仓
【作者单位】西北农林科技大学,旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西,杨
凌,712100
【正文语种】中文
【中图分类】S152.7
【相关文献】
1.推求Gardner-Russo持水曲线模型参数的简单入渗法 [J], 邹朝望;薛绪掌;张仁铎
2.入渗水头对垂直一维入渗Philip模型参数的影响 [J], 范严伟;赵文举;王昱
3.由膜孔灌田面灌水参数推求基于Kostiakov模型的点源入渗参数 [J], 费良军;程东娟;赵新宇
4.基于两组负水头入渗数据推求Brooks-Corey模型中的参数 [J], 邹朝望;薛绪掌;张仁铎
5.基于SRFR模型的畦灌入渗参数推求及模拟分析 [J], 李佳宝;魏占民;徐睿智;李泽鸣;王长生;付小军
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毛乌素沙地土壤水分特征曲线和入渗性能的研究
收稿日期:2004-05-28基金项目:教育部优秀青年教师资助项目、人事部留学回国人员科技择优项目重点类课题和国家 十五 西部攻关专项(2001BA901A34)及北京林业大学研究生院2003年度研究生培养基金项目联合资助作者简介:张强(1979 ),男,辽宁,硕士,主要研究方向:土壤水,电话:010********cn zq98@163 c om*责任作者:孙向阳(1965 ),男,山东,博士,教授,主要研究方向:土壤生态林业科学研究 2004,17(增刊):9~14Forest Research文章编号:1001-1498(2004)增刊-0009-06毛乌素沙地土壤水分特征曲线和入渗性能的研究张 强1,孙向阳1*,黄利江2,王 涵2,张广才2(1 北京林业大学水土保持学院,教育部水土保持与荒漠化防治重点实验室,北京 100083;2 宁夏林业研究所,宁夏银川 750004)摘要:采用张力计法测定了毛乌素沙地低吸力段土壤水分特征曲线,并用 =a -b 模型进行了拟合,分析了各层次土壤的持水和供水能力。
结果显示:0~20cm 的土壤持水能力最差,但供水能力最强,40~60cm 的土壤持水能力最强,供水能力一般;当土壤吸力达到0 06~0 08MPa,即土壤容积含水率在1%~3%时,比水容量就已达到了10-1级,标志着土壤水分处于难效水阶段,植物利用比较困难;在室内采用环刀法测定了沙地土壤水分的入渗率,结果显示:有植被覆盖的试验区的初始入渗率、稳定入渗率和累积入渗量都比无植被覆盖的对照区大,说明该地区植被对土壤水分的消耗影响显著。
关键词:毛乌素沙地;土壤水分特征曲线;入渗率中图分类号:S152 7 文献标识码:A在干旱、半干旱地区,特别是在沙漠地区,土壤水分是植物生长的主要生态因子之一。
在土壤吸力小于0 1MPa 的低吸力段所吸持的水分主要受毛管力支配,运动能力强,有效程度高,是土壤水分工作者研究的主要对象。
第3章 土壤水分的入渗
.
i
此乃稳态情况，非我们所求。
若
c0
则
i
。于是有：x
t
1 2
此乃Boltzmann变换。
0 0
i
x 1 c2
t0 x0
(3)
3.2.1 第一类边界条件的求解
3.2.1.2水平入渗的Philip解
2a
1 2
由
1
d
d
D d
d
a
注意到
2a
1 2
整理得：
d
d
D
dd
2
上式的积分形式：
n
d
2D1/ 2
0 1
1 2D1/ 2 1/ 2 d n
(7)
0 = 0
1/ 2 d
n
2D1/ 2
1
Similarly，
2 1 2D11/ 2 d 11/ 2 n
r1 r 2Dr1/ 2 d r/ 2 n
(8)
n1 n2 2D(n2)1/ 2
d (n2)1 / 2
c. 积水入渗
3.1土壤水分入渗概述
3.1.2 入渗情况下含水率分布及分区图
通过入渗过程的观察，对土壤含水率的变化取得了如下 认识：
⑴在水施加于土壤表面后的很短时间内，表土的含水率 将很快由初始值增大到某一最大值。由于完全饱和在自 然条件下一般是不可能的，故值较饱和含水率为小。
⑵随着入渗的进行，湿润锋不断前移，含水率的分布曲 线由比较陡直逐渐变为相对缓平。
(x,t)
i , t 0,0 x (0 i )erfc[ x ] i
0 ,t 0, x 0
2 Dt
i ,t 0, x
3.2.1 第一类边界条件的求解
表征土壤水分持留曲线的几种模型的适应性研究
表征土壤水分持留曲线的几种模型的适应性研究徐绍辉;张佳宝;刘建立;陈德立【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2002(039)004【摘要】土壤水分持留曲线指的是土壤体积水分含量与压力水头之间的关系,研究土壤水分流动和溶质运移中有着非常重要的作用.由于它们之间的关系复杂,难以从理论上推导出确切的关系式;但通过大量的试验研究,人们已提出了许多经验公式来描述它,其中比较常用的有:Brooks-Corey(1964)模型,Gardner(1970)模型,van Genuchten(1980)模型和 Gardner-Russo(1988)模型等.在这些模型中都含有许多待求的参数.本文借助最小二乘法,形成了确定这四个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.最后,用数值例子说明了这四种模型对不同类型土壤的适应性.【总页数】7页(P498-504)【作者】徐绍辉;张佳宝;刘建立;陈德立【作者单位】中国科学院南京土壤研究所,南京210008;中国科学院南京土壤研究所,南京210008;中国科学院南京土壤研究所,南京210008;墨尔本大学,澳大利亚【正文语种】中文【中图分类】S152.7【相关文献】1.几种典型土壤水分特征曲线模型分析 [J], 唐凯2.夏玉米对土壤水分持续减少的响应及其转折点阈值分析 [J], 石耀辉;周广胜;王秋玲;麻雪艳;冯晓钰3.土壤水分特征曲线几种标定的对比分析 [J], 苏飞;董增川;陈敏建4.土壤水分特性曲线MV和AP模型应用研究——基于土壤颗粒分布曲线 [J], 胡顺;史良胜;黄绪武5.贵州省喀斯特区域土壤水分持续上升时期气象要素对土壤水分的影响 [J], 何兴潼;袁淑杰;谷晓平;潘媞;于飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一维稳态流非饱和土渗透系数垂直分布模型及其线性简化
一维稳态流非饱和土渗透系数垂直分布模型及其线性简化摘要：渗透系数是控制地下水流动的重要参数，对渗透系数的空间分布规律进行研究具有重要的意义。
基于Gardner模型获取了一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型，该模型用指数函数描述，受饱和渗透系数和无量纲的深度与流动率等因素的控制；该模型表明一维稳态流条件下均质典型土类的渗透系数其沿垂直方向变化趋势主要受比流量与饱和渗流系数的负数值二者之间的相对大小影响。
分别采用泰勒级数方法和以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件方法对一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型进行线性近似简化。
采用泰勒级数方法获取的简化模型其计算误差随无量纲的深度增大而增大。
简化后的模型具有形式简单、参数少等特点。
通过算例对比简化模型与原模型的差异，计算结果表明：采用以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件的方法进行线性近似简化的模型计算误差比采用泰勒级数方法获得的线性近似简化模型的计算误差小。
关键词：一维稳态流；渗透系数；垂直分布；简化模型中图分类号：TU435文献标志码：A 文章编号：1674-4764（2016）02-0029-06Abstract：The permeability coefficient is important to investigate permeability coefficient spatial distribution of groundwater flow. Based on Gardner model，the permeability coefficient vertical distribution model is established，expressed as exponential，which is controlled by saturation permeability coefficient，dimensionless depth and dimensionless flow rate. The model shows that the permeability coefficient vertical distribution for homogeneous typical soils is influenced by the difference between flow rate and aturation permeability coefficient. And then，simplifies the model is simplified as linear model based on Taylor’s series and permeability coefficient of groundwater level and the earth’s surface as control conditions. The error of linear model with the method of Taylor’s series increases when dimensionless depth increases. The calculation results of the simplified model and the original model are compared . The result shows thatthe linear model with the method of permeability coefficient of groundwater level and the earth’s surface as control conditionsis more accurate than the linear model with the method of Taylor’s series.Keywords：unidimensional steady flow；permeability coefficient；vertical distribution；simplified model非饱和土的渗透系数是控制土层中水分和污染物迁移的重要参数之一[1]。
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基金项目
作者简介
湖北监利人博士生
主要研究方向为地面水资源与地下水资源及环境
推求持水曲线模型参数的简单入渗法
薛绪掌张仁铎
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉
国家农业信息化工程技术研究中心
北京
中山大学环境科学与工程学院广东
广州
摘要本文基于水平一维非饱和土壤水分运动规律
推求了
用模拟的结果进行拟合其决定系数
为
利用数值模拟数据和实验数据检验该方法将用此方法
结果表明本研究所求得的参数有较高的精度关键词土壤水分渗流运动
参数数值模拟
等和
直接测量土壤水分特征曲线和非饱和土壤导水率的方法
土壤水力特性土壤质地资料被成功地用来预测非饱和土壤水力特性
和
描述非饱和土壤水力特性模型中的参数该方法是在假
等模型中的参
法来推求更多描述土壤水分运动模型中的参数基本理论
水平一维非饱和土壤水分运动建立在
其表达式为
其表达式如下
是土壤饱和体积
方程描述如下
式中
其初始和边界条件其中为土壤初始体积含水率
式中为任意位置
则湿润峰位置的土壤水基质势
很低有
式中为湿润峰
由于
可得
变化的函数表达式
该式右边须乘以一个
参数
式中
当时入渗通量
和湿润峰厚度
此公式相似于表征的水分入渗模型
当土壤湿润峰为时其相对应的土壤水累积入渗量
其中
其中
其中
土壤饱和水
力传导度和土壤饱和体积含水率取
风干土含水量和
根据入渗率和湿润峰之间的关系
?利用迭代法求得可得参数
和
本研究应用程序
模拟中用到列出了土柱长度为
用到
分别为和
体积含水率和土壤饱和导水率和后借助求解
和为了验证所推导的计算
算得到的参数值和输入的参数值进行比较和参数敏感性分析并将参数估计值代入模型中得到的
表土壤类型水力特性参数
土壤???
实验方法年
验室温度控制在土壤为风干散装土系采自北京昌平小汤山国家精准农业基地个土壤剖面层
次和土壤样品自然风干且过表
表供试土壤的基本性质
土壤剖面层次深度有机质团粒结构状况
将各种供试土壤按照装土容重分成
在实验前取自然分干土样利用烘干法测定供试土壤的重
和初始体积含水率
在实验室内进行了传统的的有机
试验土柱是界面直径为将供试土壤按设
计容重分层均匀装入圆筒在实验过程中
结果和讨论
数值分析湿润峰
为了验证其结果将模拟结果点绘在二维坐标中和图
图和图分别描述了
其拟合结果见表
入渗率湿润峰
累积入渗量湿润峰
图入渗时间湿润峰
表
土壤
为拟合累积入渗量与湿润峰的决
定系数
种土壤水分特征曲线估计值和
理论值的比较
渗时间之间的关系系数
和
率
和土壤饱和
导水率
数
和
表其中
的最
大相对误差为
最低则达到了
的最大相对误差为
为了证明估计参数值的
种模拟土壤的水分特征曲
线
数
和
图为参数和和
代入
种模拟
种土壤体积含水率均随土
结果表明由和
表
水力特性参数估计值与理论值的比较
土壤
理论值
计算值
?
?
求解
因此假设条件的正确性非常关为了证明其正确性
置
的导水率
?
在利用
将新方法估计的参数
和代入
为了进行假设条件检验将任意位置
导水率
估计值的比较
种不同土壤水分入渗湿润峰为时任意位置导水率的
湿润峰为
土壤
从图中可知模拟
的导水率和估计的导水率在湿润峰达到的增大呈减
以及基于此假设条件利用简单的水平一维水分入渗法推求模型中
实验验证
有一定程度差异
为供试土壤参数实验测定结果其中参数和为
供试土壤水力特性参数值
土壤
???
图
和图分别描述了供试土壤入渗率
与湿润峰
与湿润峰以及入渗时间
与湿润峰
从表可知
决定系数从
入渗率
湿润峰
累积入渗量
湿润峰
入渗时间
湿润峰
当关系系数和
含水率和土壤饱和导水率
和对于供试土和
的相对误差分别为
参数的相对误差分别为和
正如数值结果所证明
曲线影响不大从图进一步证
供试土壤水分特征曲线实测值与估计值的比较
表
土壤
为拟合累积入渗量与湿润峰的决定系数
结论
本文基于利用简单入渗理论确定非饱和土壤导水力特性的思想假设土壤水动力特性可用
理论基于这些理论实现利用数值模拟和实验数据验证了该方法的
总之应用本文提出
对于广范围的土壤类型水分
参考文献
王全九王文焰。