景为[1]2002年在《推求土壤水分运动参数的方法》文中认为准确获取能代表田间土壤条件的土壤水分运动参数(土壤水分特征曲线(或比水容重C)、土壤导水率K和土壤水分扩散率D)是模拟土壤中水和溶质运动的基础。叁个参数中，以预测非饱和导水率最为困难，原因之一在于直接测定困难。对土壤水分运动参数空间变异性认识的加深将有助于预报田间水分和溶质迁移过程，也有助于完善参数确定的方法，使之更具普遍性。在以往的研究中，已有许多直接测定或间接推求这些参数的方法。本文选取了其中的叁种代表方法，以实测水分特征曲线作为标准进行比较，评价各自的优缺点及适应范围。叁种方法是：(1)实测土壤水分特征曲线；(2)用简单入渗法推求van Genuchten水分特征曲线模型中的参数α和n，通过实测饱和导水率Ks，结合导水率模型而获得非饱和导水率K；(3)根据土壤水分水平和垂直再分布过程直接推求非饱和导水率K和扩散率D。研究结果表明： 1、四种非扰动土壤饱和导水率具很大的差别，其半方差随间距加大而增加，但很快达到一个稳定值，此值即为其变异性的空间尺寸，沙土、黑垆土的空间尺寸为2m，黄绵土的为2.24m，娄土的则更小。 2、土壤水分再分布实验表明，用叁种函数拟合湿润锋湿度与平均湿度的关系时，以指数函数拟合计算的比水容重值与实测值最为吻合，尤其是沙土、黄绵土、娄土。 3、利用简单入渗法估计vail Genuchten水分特征曲线模型模型中的参数时，α和n值推求的准确度就主要取决于S值测定的准确度，而S的准确测定较易实现，由此可断定简单入渗法的准确性较高。 4、在叁种推求导水参数的方法中，水分再分布方法准确性较差，但它无需测定水分特征曲线即可直接得到土壤导水参数K和D，是一种非常简便的方法，尤其适宜于黄土高原沙土导水参数的测定；由简单入渗法获得的水分特征曲线与实测值吻合最好，随着质地变细，拟合效果更好，适合于黄土高原黄绵土、黑垆土和娄土导水参数的测定，而且还解决了Van Genuchten模型中参数不唯一的问题，实验简便，省时(约需2天)，计算简单，结果准确，具有很大的优越性。 5、叁种方法的适用范围，简单入渗法在整个测定范围内均适宜，水分再分布方法在低含水量段较有优势。
辛琛[2]2007年在《负水头条件下的土壤水分运动特征及水力参数确定》文中进行了进一步梳理本论文在总结国内外土壤水分运动特征理论与参数确定方法研究成果的基础上,采取理论分析与室内实验结合的方法,对不同负水头条件下四种土壤的水平一维吸渗、不同负水头条件下黄绵土的垂直一维吸渗及基于负水头条件下的土壤水分运动参数确定方法进行了研究。得到主要结果如下:1.进行不同负水头条件下四种土壤的水平一维吸渗实验,对不同负水头条件下的累积吸渗量、湿润锋和吸渗率随时间的变化关系进行比较分析。对Kostiakov经验模型、Philip模型和Wang等人推求的描述水平一维入渗过程中土壤水分运动各参量间关系在负水头条件下的适用性进行分析论证,并与0水头条件下所得结论进行比较,结果显示,上述公式可以用于描述负水头条件下土壤水分运动特征。2.以黄绵土为研究对象,进行不同负水头条件下的垂直一维吸渗实验,分析黄绵土在不同负水头条件下的累积吸渗量、湿润锋和吸渗率随时间变化关系。验证philip公式、Green-Ampt公式和Kostiakov经验公式在垂直一维吸渗过程中的适用性,并与0水头条件下所得结论进行对比,结果表明,传统的入渗公式也可以描述负水头条件下的垂直一维吸渗过程。3.利用负水头条件下的实测资料分析Philip模型与Kostiakov经验模型间关系,结果显示,负水头条件下二者仍然具有一致性。利用负水头条件下的实测资料验证Green-Ampt模型与Philip模型参数间的相关关系表达式,所得结果与0水头条件下所得的结论一致。4.根据负水头条件下的吸渗资料计算四种土壤的吸渗率,结果显示,随着负水头的增大,吸渗率逐渐减小。5.借助Wang的思想,根据Brooks-corey模型推求负水头条件下的土壤吸渗公式,并分析累积入渗量与湿润锋、吸渗率与湿润锋倒数和湿润锋与时间平方根间的关系。结果表明,在负水头条件下以上各参量间关系与Wang等人在正水头条件下所推求出的结果一致。6.根据邹朝望等人的基于两组负水头条件实验数据推求Brook-Corey模型参数的方法,对红胶土、黑垆土和塿土叁种土壤的Brook-Corey模型参数进行推求,结果显示,利用所推参数计算出的水分特征曲线与利用离心机实测的水分特征曲线吻合较好。从理论上推求了负水头条件下,计算Van Genuchten模型参数的方法,为土壤水分运动的研究和参数的推求提供一种新的思路。
杨靖宇[3]2007年在《河套灌区土壤分形特征及转换函数推求与评价》文中研究说明黄河内蒙古河套灌区地处西北地区的干旱盐渍化地区，如何合理配置和有效利用水资源已成为当前稳定和发展灌区最紧迫的问题。在河套灌区节水改造工程实施后，研究节水灌溉对灌区区域水循环系统物质迁移产生的各种影响，以及灌区区域农田水盐变化机理、区域耗水规律，预测灌区区域土壤水盐、地下水位及水质动态变化已是迫在眉睫。研究灌区土壤水分特征参数空间变化，首先需要解决的问题是参数的测定。通常采用的测定方法费时费力且精度难以保证。本研究在土壤基本理化性质试验的基础上，运用多元回归和人工神经网络等方法建立土壤转换函数，运用分形方法确定土壤分形维数，建立了颗粒分形维数和孔隙维数的关系模型简便估算土壤水分特征参数的值，为灌区节水灌溉条件下区域土壤水盐、地下水的模拟预测研究提供基本参数。研究得出的结论具有重要的理论意义和应用价值。本论文研究主要成果有：(1)对河套灌区解放闸灌域区域土壤质地及特征参数进行了实验测试与分析，并就区域土壤特征的时空分布规律进行了分析。(2)运用人工神经网络方法建立了土壤基本理化性质与土壤水分特征曲线参数之间的转换函数，其结果优于传统的回归方法。(3)运用分形理论揭示河套灌区区域土壤结构的变化规律，并确定了分形维数与土壤水分特征曲线参数之间的函数关系，经过验证能很好的满足区域研究的精度要求。(4)运用土壤基本理化性质拟合土壤饱和导水率，也得到了较好的拟合结果。本文的创新点在于：国内外现有关于土壤水分特征曲线的研究仅限于对单个样本进行，本研究结合已有的理论实践，对河套灌区的一个典型灌域解放闸灌域土壤空间物理性质及土壤水分特征曲线参数进行区域性分析研究，利用人工神经网络模型、分形理论及多元回归方法等对灌区的土壤特征及水分曲线模型进行了系统全面地分析，对现有的理论和经验公式的区域适用性进行评价，为河套灌区区域土壤水盐模拟提供了空间土壤特征参数模型和估计方法。为河套灌区区域土壤特征参数的进一步简化推求及水盐运动模拟提供参考依据。
杨艳[4]2006年在《土壤溶质运移特征实验研究》文中研究说明本文在结合国内外土壤溶质运移理论与微咸水利用试验研究成果的基础上,采取了理论分析与室内试验结合的方法,对层状土水分入渗和溶质运移特征、自动测定土壤水分、溶质运移参数的方法和微咸水安全利用进行了研究,取得了如下结论:1.塿土夹砂子或是砂子夹塿土构型的土壤都有使湿润锋到达交界面后将入渗量随时间变化的非线性过程转折为线性过程的作用,但各自转折的机理是不一样的。不同粒径的砂子做夹层,粒径越大减渗作用越明显。2.利用传统对流-弥散方程和CXTFIT程序对四种构型土壤的穿透曲线分别进行拟合,得出一近似关系式来推求塿土夹砂土与均质塿土、砂土的弥散度关系。2-5mm砂子做夹层时的D值及弥散度λ比1-2mm夹层土壤的大。若以渭河砂土、1-2mm的净砂做5cm的夹层,1-2mm净砂做夹层时的土壤溶质穿透曲线明显滞后于渭河砂土夹层的土壤溶质穿透曲线。3.通过试验验证说明土壤水分和溶质多参数测量仪测定湿润锋和时间关系的准确性,并且根据不同模型求解非饱和土壤水分运动参数。利用多参数测量仪探测溶质边界层随时间变化过程,并推求了土壤溶质迁移参数,与利用土壤溶质穿透曲线获得的参数进行比较,结果表明所建立的方法用于确定土壤溶质迁移参数的可行性。4.碱土在微咸水入渗条件下,累积入渗量、湿润锋和入渗率随入渗水矿化度的增加而增加。随着入渗水矿化度的增加,整个湿润剖面上土壤盐分增加显着,而脱盐率随着入渗水矿化度的增加而减小,并且减小的幅度较大。不同SAR对入渗有一定的影响,SAR为14时,土层平均含盐量最小;而SAR为5时的土层平均含盐量最大。用SAR为5或14的水入渗后,脱盐深度相同,但SAR为20时,土壤脱盐深度减小。土壤剖面的溶液浓度与盐分含量的变化相似。用不同矿化度水淋洗碱土,随着矿化度的增加,相同出流体积中的含盐量越大,各离子的浓度增加。淋洗水SAR不同,对出流液的含盐量变化几乎没有影响,整体趋势都是随淋洗水量的增加含盐量减少。土壤平均脱盐率随入渗水矿化度的增加呈线性减小的趋势。在入渗水质一定条件下,出流液的含盐量主要与淋洗水量有关,随淋洗水量的增加含盐量呈递减关系,而与土壤的初始含水量无关。5.微咸水矿化度对盐土入渗有一定的影响,累积入渗量、湿润锋和入渗率随入渗水矿化度的增加而增加,当入渗水矿化度为2.50g/l时,土壤的入渗能力反而减小。土壤剖面上的含盐量及土壤剖面盐分浓度随剖面深度的增加呈增加的趋势,但是与矿化度关系不显着。用矿化度为2g/l、不同SAR的水入渗后,盐土累积入渗量、湿润锋和入渗率随时间的变化关系不因SAR的不同产生较大差异,并且与SAR之间没有显着的关系。在湿润锋处各离子的浓度随SAR的增加而减小。随着入渗水矿化度与SAR的变化,相同出流体积中的含盐量相差不大,并且出流体积与含盐量、离子浓度之间呈较好的幂函数关系。同一出流体积下SAR为5的水淋洗后的出流液中含盐量最高。用微咸水淋洗盐土能使盐土的含盐量显着较小,而且比碱土的淋洗效果好。
来剑斌[5]2003年在《土壤水分运动特征及其参数确定》文中研究表明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D_0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 了四种不同质地上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，上壤吸湿率与导水率随土壤粘性增加而减小。 5．除榆林上外，其余叁种不同质地的土，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上壤导水率接近，且比渗透仪及点源入渗测 定值大。采用讹i ie方法的导水率计算值较Ankeny方法和Reynolds方法计算值都 偏大，Ankeny方法和Reynolds方法计算的绥德土导水率接近。盘式吸渗资料确定 的导水率值绥德土较西安土偏小。 6．通过研究不同质地土壤的潜水蒸发，提出了用土壤粘粒含量表示的潜水蒸 发公式。为农田排水设计、盐碱地防治、地下水补给等问题中的潜水蒸发计算提供 参考。
杜泽文[6]2016年在《土壤水分特征曲线的推求方法》文中研究说明土壤水分特征曲线是土壤最基本的参数之一,它是描述土壤水的基质势或者吸力随着土壤含水率变化的关系曲线。土壤水分特征曲线对研究土壤水滞留、运移、非饱和土的渗透系数等均有重要作用,对土壤污染、地面沉降、边坡失稳等具有重要意义。然而土壤水分特征曲线是高度非线性的,难以从理论上推导其数学表达式,而且直接测量土壤水分特征曲线耗时长、成本高。因此,对土壤水分特征曲线进行解析并预测具有重大意义。本文以土壤水分特征曲线的推求方法为研究目标,运用物理经验法中Arya-Paris模型(A-P方法)、分形几何法中Brooks-Corey模型(B-C方法)以及剖面含水率推求土壤水分特征曲线方法对中砂、细砂等六种土样的土壤水分特征曲线进行解析及预测,并得到以下结论:1.利用不同土壤颗粒累积曲线模型对中砂、细砂等六种土壤进行拟合,就拟合效果而言:Gompertz模型、Mlog模型>Weibull模型、Morgan模型、HP模型、S2P模型以、LS模型>Fredlund模型>Jaky模型,综合分析后表明,Gompertz模型、Mlog模型比较适合描述土壤颗粒累积曲线,这为A-P法和B-C法的计算做了必要的基础准备。2.以土壤颗粒分布为基础,运用物理经验法中A-P法、分形几何法中B-C法对中砂、细砂等六种土样进行了土壤水分特征曲线的间接预测。结果表明A-P法比较适合推求中等粒径土壤(比如粉砂)的土壤水分特征曲线,B-C法与之相反,对较小或较大粒径土壤推求结果较好。3.通过Van Genuchten模型、Gardner模型及非饱和垂直一维达西定律推导了通量q,有效含水率Se等的理论关系,得到了Van Genuchten模型、Gardner模型的参数估算公式,并以此为基础,利用不同时刻剖面含水率,实现了Van Genuchten模型、Gardner模型的参数求解,验证结果表明这种方法所推求的土壤水分特征曲线具有较高精度。
赵爱辉[7]2008年在《黄土水力参数的测定与间接推求方法研究》文中进行了进一步梳理准确测定和估算黄土水力特征参数是模拟土壤水分运动的基础,对黄土高原生态环境有重要指导作用。土壤水分特征曲线、导水率和扩散率是水力特征参数的重要组成部分,国内外学者已经对他们的直接测定和间接推求方法作了大量的研究工作。直接测定方法大多需要昂贵的仪器、严格的测定技术和长时间的监测,间接推求方法的精确度又受模型种类和土壤自身物化性质的影响,因此针对不同的土壤需要选用不同的推求方法。本研究通过对土壤水分扩散率——水平土柱入渗法的改进,发明一种可以同时测定多个土样水分扩散率的圆盘扩散装置,用其测定四种典型性黄土(杨凌重壤土、长武中壤土、安塞轻壤土、神木砂土)的水分扩散率并与水平土柱入渗法测定的结果进行比较分析。在此基础上,还尝试用土壤的颗粒分布等基本物理性质间接推求黄土的水力参数,比较了十种颗粒分布参数模型在黄土的模拟效果,评价了物理-经验(Arya-Paris简称AP)和分形几何(Tyler-Wheatcraft简称TW)两种方法推求黄土水分特征曲线的准确性,并用Brooks-Corey-Burdine(简称BC-B)和van Genuchten-Mualem(简称VG-M)两种水分特征曲线方程推求了黄土的非饱和导水率。结果表明:(1)研制的圆盘扩散仪测得的水分扩散率与水平土柱入渗法的结果不存在显着性差异,证明圆盘扩散仪测得的数据是可靠的。圆盘扩散仪的优点是:能同时测定多个样本,可设重复,能减少测定误差,提高工作效率。(2)通过比较目前通用的10种土壤颗粒分布模型对黄土性土壤的拟合效果,发现叁参数的Fredlund模型具有广泛的适应性且拟合效果最好。(3)在利用土壤的基本物理性质预测黄土性土壤的水分特征曲线时,总体上讲AP方法和TW方法均能得到满意的结果。但相比较而言,AP方法的预测精度明显优于TW方法。另外AP方法的预测结果受土壤质地的影响较小,TW方法的预测结果随着质地的不同存在较大差异。(4)BC-B和VG-M两种方法均能准确推求杨凌、长武、安塞、神木四种不同质地土壤的非饱和导水率,相对而言BC-B法对粗质土壤的预测结果较好,而VG-M在细质土壤上的预测效果较好。
杨坤[8]2008年在《基于遗传算法识别土壤水分运动参数方法研究》文中提出近年来,水资源短缺和水土环境恶化已成为制约我国农业乃至整个国民经济可持续发展的重要因素,解决这些问题的关键在于对土壤水及化学物质运移规律做出合理分析的基础上,制定相应的用水方案,提高水资源的有效利用率,达到水土、水与环境之间的平衡,这就需要对土壤水分运动进行深入研究,而土壤水分运动参数是非饱和土壤水分数值模拟的基础。在过去的研究中,虽然已经建立了一系列的室内和田间测定方法,但这些方法大多费时、费力,因此寻求简单的方法来获得土壤水分运动参数是这一领域的研究热点。本文将遗传算法和一维非饱和土壤水分运动数值模拟计算相结合,提出了两类新的土壤水分运动参数的识别方法。主要研究结果为:(1)以含水率实测值与计算值的均方差最小为目标函数,针对叁组土壤水分运动参数公式,分别建立了公式中参数识别的单目标优化数学模型,采用遗传算法,计算了粉壤土的经验参数;另外还利用不同的实测资料进行计算,对参数的稳定性进行了分析。(2)以累积入渗量实测值及计算值和湿润锋实测值及计算值的均方差值之和最小为目标函数,针对叁组土壤水分运动参数公式,分别建立了公式中参数识别的多目标优化数学模型,采用遗传算法,计算了粉壤土的经验参数;另外还探讨了多目标优化计算中,权重系数对参数识别计算精度的影响。(3)两类土壤水分运动参数识别方法比较。叁组公式用单目标优化方法得到的土壤含水率实测值与模拟值的均方差分别为0.0467、0.0497、0.0479;用多目标优化方法得到的土壤含水率实测值与模拟值的均方差分别为0.0526、0.0498、0.0544。结果表明:单目标优化方法的精度高于多目标优化方法;两类方法均适用于叁组公式中的参数识别,其中第一组公式用单目标优化方法计算精度最高。
范军亮[9]2010年在《基于负水头的土壤水分运动特征研究及其参数推求》文中认为土壤水分状况是影响土壤物理性质的重要因素之一,在土壤物理学中占据主导地位,而测定土壤水分运动特征及其参数又成为其定量研究的基础。本文在借鉴国内外基于负水头的土壤水分运动特征理论与参数推求方法研究成果的基础上,采用理论分析与室内外试验相结合的研究方法,通过张力入渗仪对不同负水头条件下四种土壤的水分垂直一维运动特征进行了研究,同时比较分析了基于负水头推求田间土壤水分运动参数的方法。通过理论与试验研究,主要取得以下研究成果:(1)借助通过简单入渗理论确定非饱和土壤水分运动特性的思想,假设土壤水分运动特性可用Gardner和Gardner-Russo模型描述,结合土壤水动力学理论推导出负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗模型。由理论推导可知,在负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗过程中,入渗率和湿润锋运移距离倒数成线性关系;累积入渗量和湿润锋运移距离成正比关系;入渗时间和湿润锋运移距离成抛物线关系。(2)对黄土高原4种典型土壤进行了不同负水头条件下的室内垂直一维入渗试验,比较分析了不同负水头条件下累积入渗量、湿润锋运移距离、入渗率和入渗时间之间的相互关系。对Philip入渗模型和Kostiakov入渗公式在负水头条件下的适用性进行了验证,并对本文推导出的描述负水头条件下土壤水分垂直一维入渗各参量间的理论关系进行分析论证。研究结果表明,上述理论关系均能很好地描述负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗特征。(3)对田间塿土进行了不同负水头条件下的田间垂直入渗试验,比较分析了不同负水头条件下累积入渗量、入渗率和入渗时间之间的相互关系。对Philip入渗模型和Kostiakov入渗公式在负水头条件下的适用性进行了验证,并用幂函数分析论证了入渗率和入渗时间之间的相互关系。研究结果表明,上述理论关系均能很好地描述田间塿土在负水头条件下的水分垂直运动特征。(4)通过不同方法,采用实测张力入渗仪数据计算田间塿土的吸渗率,比较结果显示,Haverkamp方法和Smiles方法均可用于计算田间塿土的吸渗率,尤其是Haverkamp方法,其土壤吸渗率S的相对误差最小。(5)通过不同方法,采用实测张力入渗仪数据计算田间塿土的非饱和导水率,比较结果显示,MP方法、NR方法和反推参数法均可用于田间塿土导水率的确定。但MP方法、NR方法计算得到的非饱和导水率结果均较实测饱和导水率值小,故反推参数法更适用于田间塿土非饱和导水率的推求。
陈洪松, 邵明安[10]2002年在《推求非饱和土壤水分运动参数的间接方法》文中进行了进一步梳理介绍了几种推求非饱和土壤水分运动参数的常用间接方法 ,即基于土壤孔隙大小分布模型、土壤水分再分布过程的方法以及土壤传递函数法 ,并提出了今后应该进一步加强的研究方向 .
参考文献：
[1]. 推求土壤水分运动参数的方法[D]. 景为. 西北农林科技大学. 2002
[2]. 负水头条件下的土壤水分运动特征及水力参数确定[D]. 辛琛. 西安理工大学. 2007
[3]. 河套灌区土壤分形特征及转换函数推求与评价[D]. 杨靖宇. 内蒙古农业大学. 2007
[4]. 土壤溶质运移特征实验研究[D]. 杨艳. 西安理工大学. 2006
[5]. 土壤水分运动特征及其参数确定[D]. 来剑斌. 西安理工大学. 2003
[6]. 土壤水分特征曲线的推求方法[D]. 杜泽文. 长安大学. 2016
[7]. 黄土水力参数的测定与间接推求方法研究[D]. 赵爱辉. 西北农林科技大学. 2008
[8]. 基于遗传算法识别土壤水分运动参数方法研究[D]. 杨坤. 西安理工大学. 2008
[9]. 基于负水头的土壤水分运动特征研究及其参数推求[D]. 范军亮. 西北农林科技大学. 2010
[10]. 推求非饱和土壤水分运动参数的间接方法[J]. 陈洪松, 邵明安. 应用基础与工程科学学报. 2002
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