几种典型土壤水分特征曲线模型分析

土壤水分特征曲线模型选定要通过前期的研究区域的质 地、结构和容重的实验观测的资料分析，在确定相关土 壤性质以后再选定适合的土壤水分特征模型来拟合。
参考文献 [1] 来剑斌 , 王全九 . 土壤水分特征曲线模型比较分析 [J]. 水 土保持学报 ,2003, 17(1):138-143. [2] 李小刚 . 影响土壤水分特征曲线的因素 [J]. 甘肃农业大学 学报 ,1994,29(3):273-278. [3] 夏卫生 , 雷廷武 , 刘贤赵 , 等 . 土壤水分特征曲线的推算 [J]. 土壤学报 ,2003,40(2):311-315. [4] 黄冠华 , 詹卫华 . 土壤水分特性曲线的分形模拟 [J]. 水科 学进展 ,2002,13(1):55-60.
最大的。土壤颗粒的粗细，决定了颗粒的表面积大小， 颗粒越粗，它的表面积越大，形成的孔隙就会越大，这 样的土壤对水的吸持能力就会明显减小。 1.2 结构 对土壤水分特征曲线的影响也很大的是土壤的结 构。当土壤团聚比较好，同时数量较多的状态，曲线的 表现为先平缓上升后急速上升。对水分特征曲线的影响， 在土壤结构上分析主要是因为孔隙的状况的不同。 1.3 容重 水分特征曲线受容重的影响主要是因为容重增大 时，土壤孔隙数量同时减少，从而导致饱和含水量降低， 与此同时接近饱和含水量酸的斜率也会明显增大。
式中 θs 为饱和含水率；Ψ 为介质的基质吸力；Ψ ａ为进气吸力。式（5）为基于 Menger 海绵体推导的分 形模型，与 Tyler 和 Wheatcraft 基于 Sierpinski 地毯结构 所推导的模型存在一致性。
型，此类有 Rawls 模型、Campbell 模型等；采用最小二 乘法回归模拟，主要通过土壤体积含水量与土壤的颗粒
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分行模型是间接测定法中延伸出来的，是根据土壤 结构的自相似特征，利用诸如 Sierpinski 地毯和 Menger 海绵模型进行描述。 通过对孔隙通道的自相似特征进行分析，Tyler 和 Wheatcraft 推导出水分特性曲线模型，其中包含有孔隙 通道分形维数，随后又基于 Sierpinski 地毯结构，推导 出包含 Sierpinski 地毯分形维数的水分特性曲线模型，经 验幂函数型的水分特性曲线模型与该模型一致。Rieu 和 Sposito 通过孔隙体积的自相似特征，建立的土壤水分特 性曲线模型，该模型是用孔隙体积分形维数表征。通过对 Rieu 和 Sposito 模型的进行改进，Perfect 等推导出土壤水 力特性参数分形描述模型，该模型是基于经验关系相似。
⎡θ ⎤ Ψ = Ψa ⎢ ⎥ ⎣θ s ⎦
1 D −3
θ = θs ⎢
⎡Ψ⎤ ⎥ ⎣ Ψa ⎦
D −3
（5）
[5] 徐绍辉 , 刘建立 . 估计不同质地土壤水分特征曲线的分形 方法 [J]. 水利学报 ,2003(1):78-82. [6] 苏里坦 , 张展羽 , 古丽美拉 . 塔里木河干流两岸土壤水分 特征曲线的分形模拟 [J]. 干旱区地理 ,2004,27(1):530-534. 作者简介： 唐凯（1982-），男，工程师，硕士，主要从 事应用气象研究和天气预报服务工作。
ri = 0.816 Ri eni (1−α )
e = ( ρ s − ρb ) ρb
（2）
式中：e 为孔隙率；ρb 土壤干容重（g/cm3）；ri 第 i 个粒组的孔隙半径（cm）；α 标定参数。 利用小于第 i 个粒径的充水孔隙体积进行累加从而 计算出含水量，具体表示为：
j =i
θ i = (ϕ sw ) ∑ w j
1
1.1
土壤水分特征曲线的影响因子
质地 土壤质地对土壤水分特征曲线的影响在目前来看是
n i =3ωi /(4πρs R 第 i 个粒组内等效球体颗粒总数；wi— 第 i 个粒组质量占总体百分数（%）；ρs—土壤颗粒密 度（g/cm3）；Ri—第 i 个粒组平均颗粒半径（cm）。 第 i 个粒组的孔隙半径 ri 为：
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几种典型土壤水分特征曲线模型分析
唐 凯
（潮州市气象局，广东 潮州 521011） 摘 要：从分析土壤水分特征曲线的影响因子入手，通过结合现有国内、外研究成果，总结了几种典型的土壤水分特
征曲线的模型，并且对它们进行了简单的对比分析。 关键词：土壤水分特征；典型；模型 中图分类号：S731 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170106001
j =1
（3）
根据毛管理论可得到相应的吸力，即：
hi =
2
土壤水分特征曲线的模型类别
利用土水势和相对含水量的幂函数关系建立经验模
2γ cos Θ ρ w gri
（4）
式中：θi 为体积含水量（cm3/cm3）；φ 总孔隙度； Sw 孔隙有效度；hi 土壤吸力（cm）；γ 表面张力（g/s2）； Θ 表面接触角；g 重力加速度（m/s2）。 2.2 分行模型
投入精力发展相关的测定方法，从这些方法的类型来 看 主 要 为 2 类： 直 接 测 定 法， 如 Brooks-Corey 模 型、 vanGenuchten 模 型、Campbell 模 型、Mualem 模 型 等， 其中 Brook-Corey 模型和 vanGenuchten 模型得到了广泛 应用；间接推求法，主要是通过估算土壤物理特性实现 的。
引言
几十年来
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分布的关系来实现；采用经验物理模型的方法来实现， 代表的有 Brooks-Corey 模型等；通过土壤结构的自相似 ，为了确定水分特征曲线人们不断 特性，来确定土壤结构分形维数，通过分型特征推导出 的模型， 包含有一定物理含义， 如 Tyler-Wheatcraft 模型等。 2.1 土壤水分特征曲线利用土壤颗粒分布曲线计算 Arya-Paris 标定参数模型首先分析土壤颗粒，再通过 计算各个粒径范围内的含水量与相应吸力，从而确定整 个范围的土壤含水量与吸力之间的关系， 进而建立模型。 各个粒组内等效球体颗粒总数表示为：