固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks-Corey模型的方法技术

固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks

【技术实现步骤摘要】
固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks
‑
Corey模型的方法


[0001]本专利技术涉及一种固定参数值拟合土壤水分特征曲线Brooks
‑
Corey模型方程的方法，属于土壤学领域。

技术介绍

[0002]土壤水的基质势或土壤水吸力是随土壤含水量而变化的，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，横坐标表示土壤水基质势或土壤水吸力，纵坐标表示土壤含水量。土壤水分特征曲线反映了土壤水的能量和数量之间的关系，是研究土壤水分的保持和运动所用到的反映土壤水分基本性质的曲线，有重要的实用价值。土壤水分特征曲线的一种表示方法为Brooks
‑
Corey模型，其方程表达式为：
[0003][0004]式中，θ为含水量，kg kg
‑1；θ
s
和θ
r
分别为饱和含水量和残余含水量，kg kg
‑1；h为土壤水吸力，hPa；λ和h
d
为土壤水分曲线参数。确定上述参数后即得到土壤水分特征曲线。
[0005]目前，θ
s
可由土壤容重计算获得，其公式为θ
s
＝1/D
b
‑
1/2.65，θ
r
由吸湿系数进行替代；λ和h
d
通常采用实测再拟合的方法获得，即通过压力膜仪、高速离心机、吸力平板仪等方法测定土壤不同水吸力值及其对应的土壤含水量，然后通过数学软件拟合方程。该方法的主要不足之处是耗时很长，根据土壤类型的差异，通常需要一个月到几个月不等的时间；另外，该方法需要的仪器很昂贵，如压力膜仪、高速离心机价格在十几万至几十万不等，吸力平板仪将在几万元左右，普通的土壤学实验室很少能够配备这些仪器。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有土壤水分特征曲线中λ和h
d
的计算方法耗时长、采用的仪器昂贵的技术问题，提供了一种固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks
‑
Corey模型的方法。
[0007]在农业生产实践中，易效水分区间即10～100kPa吸力段为灌溉管理的重点关键区间。
[0008]本专利技术提供一种α、m、n参数为固定值的土壤水分特征曲线Brooks
‑
Corey模型10～100kPa吸力段的拟合方法，固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks
‑
Corey模型的方法如下：
[0009]h
d
＝2.718(kPa)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[2][0010]λ＝0.225
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[3][0011]将式子[2]和[3]带入式子[1]中，即得固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线。
[0012]针对现有水分特征曲线获取方法的不足之处和生产实际情况，本专利技术采用λ和h
d
为固定值的方法拟合10～100kPa吸力段Brooks
‑
Corey方程，达到了缩短实验时间、降低成本的目的。
具体实施方式
[0013]本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
[0014]具体实施方式一：本实施方式固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks
‑
Corey模型的方法按照以下步骤进行：
[0015]h
d
＝2.718(kPa)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[2][0016]λ＝0.225
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[3][0017]将式子[2]和[3]带入式子中，即得固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线。
[0018][0019]式[1]中，θ为含水量，kg kg
‑1；θ
s
和θ
r
分别为饱和含水量和残余含水量，kg kg
‑1；h为土壤水吸力，hPa；λ和h
d
为土壤水分曲线参数。
[0020]方程[2]、[3]的推导过程如下：
[0021]①
方程[2]的推导过程为：
[0022]取自然对数(e)作为进气吸力(h
d
)对应的水吸力值，因此
[0023]h
d
＝e＝2.718(kPa)
ꢀꢀꢀ
[2][0024]方程[3]的推导过程为：
[0025]土壤田间持水量(θ
fc
)占饱和含水量(θ
s
)的比例在75％左右，θ
fc
对应的水吸力值取10kPa，在不考虑θ
r
的影响时，θ
fc
对应的土壤水分特征曲线方程形式为：
[0026][0027]因为田间持水量(θ
fc
)占饱和含水量(θ
s
)的比例在75％左右，因此方程[4]可变为：
[0028][0029]求解方程[5]得到λ的取值，即
[0030]λ＝0.225
ꢀꢀꢀ
[3][0031]采用下述实验验证本专利技术效果:
[0032]实验一：
[0033]土壤质地为沙壤土，容重为1.37g cm
–3,θ
s
和θ
r
(吸湿系数)分别0.3526g g
–1和0.075gg
–1(常规实验方法测定)。10～100kPa区间土壤含水量实测值与van Genuchten模型的计算值列于表1。计算值与实测值间的误差率小于2.05％，证明本专利技术的方法是可行的。θ
s
和θ
r
(吸湿系数)测定所需仪器及价格列于表4。
[0034]表1.10～100kPa区间土壤含水量实测值与计算值及误差率
[0035][0036]实验二：
[0037]土壤质地为壤土，容重为1.29g cm
–3,θ
s
和θ
r
(吸湿系数)分别0.3978g g
–1和0.1287gg
–1(常规实验方法测定)。10～100kPa区间土壤含水量实测值与Brooks
‑
Corey模型的计算值列于表2。计算值与实测值间的误差率小于1.35％，证明本专利技术的方法是可行的。θ
s
和θ
r
(吸湿系数)测定所需仪器及价格列于表4。
[0038]表2.10～100kPa区间土壤含水量实测值与计算值及误差率
[0039][0040]实验三：
[0041]土壤质地为壤土，容重为1.34g cm
–3,θ
s
和θ
r
(吸湿系数)分别0.3689g g
–1和0.1598gg
–1(常规实验方法测定)。10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks
‑
Corey模型的方法，其特征在于固定参数值拟合易效水吸力段水分特征曲线Brooks
‑
Corey模型的方法按照以下步骤进行：h
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【专利技术属性】
技术研发人员：迟春明，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：