固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genchten模型的方法，它涉及一种采用固定参数值拟合土壤水分特征曲线van Genuchtenm模型方程的方法，属于土壤学领域。本发明专利技术是为了解决van Genuchten方程中确定α、m、n参数的方法耗时长，所需要仪器昂贵的技术问题，固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genchten模型的方法如下：将式子α＝EXP(
【技术实现步骤摘要】
固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genuchten模型的方法
[0001]本专利技术涉及一种采用固定参数值拟合土壤水分特征曲线van Genuchtenm模型方程的方法，属于土壤学领域。
技术介绍
[0002]土壤水分特征曲线是指土壤水的基质势或土壤水吸力与土壤含水量关系的曲线，其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。目前，土壤水分特征曲线一般采用van Genuchten方程来表示，其方程表达式为：
[0003][0004]式中，θ为含水量，g g
–1；θ
s
和θ
r
分别为饱和含水量和残余含水量，单位为g g
–1，可通过直接测定的方法获得；h为土壤水吸力，hPa(cm)；α、m、n为土壤水分曲线参数，m＝1
–
1/n，。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；而α、m、n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van Genuchten方程中确定α、m、n参数的方法耗时长，所需要仪器昂贵的技术问题，提供了一种固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genchten模型的方法。
[0007]在农业生产实践中，速效水分区间即10～100kPa吸力段为灌溉管理的重点关键区间。因此，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α、m、n参数固定值的方法拟合10～100kPa吸力段van Genuchten方程，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van Genuchten模型，10
‑
100kPa吸力段的拟合方法，固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genuchten模型的方法如下：
[0008]α＝0.3679(kPa
‑1)
ꢀꢀꢀ
[2][0009]n＝1.2285
ꢀꢀꢀ
[3][0010]m＝1
‑
1/n＝0.1860
ꢀꢀꢀ
[4][0011]将式子[2]、[3]和[4]代入式子中，即
得固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genuchten模型。
[0012]本专利技术采用α、m、n参数固定值的方法拟合10～100kPa吸力段van Genuchten方程，达到了缩短实验时间的目的，并且不采用其他仪器，节约了成本。
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：本实施方式中固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genchten模型的方法如下：
[0015]α＝0.3679(kPa
‑1)
ꢀꢀꢀ
[2][0016]n＝1.2285
ꢀꢀꢀ
[3][0017]m＝1
‑
1/n＝0.1860
ꢀꢀꢀ
[4][0018]将式子[2]、[3]和[4]代入式子中，即得固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genuchten模型。
[0019][0020]式[1]中，θ为含水量，g g
–1；θ
s
和θ
r
分别为饱和含水量和残余含水量，单位为g g
–1，可通过直接测定的方法获得；h为土壤水吸力，hPa(cm)；α、m、n为土壤水分曲线参数，m＝1
–
1/n，。
[0021]方程[2]、[3]和[4]的推导过程如下：
[0022]①
方程[2]的推导过程为：
[0023]1/α＝e(kPa)，式中e为自然对数，近似取值2.718，因此，α＝1/2.718＝0.3679(kPa
‑1)
[0024]②
方程[3]、[4]的推导过程为：
[0025]方程[1]即van Genuchten模型，转换为水吸力(h)自然对数为自变量的形式后可以求得方程的拐点，其拐点表达式方程为：
[0026][0027]方程[5]可以看做是以水吸力(h)自然对数为自变量、含水量为因变量的土壤水分特征曲线的斜率，因此，自然对数形式的土壤水分特征曲线可以写为：
[0028]θ
‑
θ
r
＝(θ
s
‑
θ
r
)
‑
S ln h
ꢀꢀꢀ
[6][0029]将方程[5]代入方程[6]得：
[0030][0031]以吸湿系数作为的θ
r
取值，即当θ＝θ
r
时，h＝3100kPa，此时，方程[7]变为：
[0032][0033]求解方程[7]可得方程[3][0034]n＝1.2285
ꢀꢀꢀ
[3][0035]根据参数m、n的关系：m＝1
‑
1/n，可得n的取值，即方程[4]：
[0036]m＝1
‑
1/n＝0.1860
ꢀꢀꢀ
[4][0037]采用下述实验验证本专利技术效果：
[0038]实验一：
[0039]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0.075g g
–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1.70％，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。
[0040]表1. 10～100kPa区间土壤含水量实测值与计算值及误差率
[0041][0042][0043]实验二：
[0044]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0.1287g g
–1(常规实验方法测定)。10～100kPa区间土壤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genchten模型的方法，其特征在于固定参数值拟合速效水吸力段水分特征曲线Van Genchten模型的方法如下：α＝EXP(
‑
1)＝0.3679(kPa
‑1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[2]n＝1.228...
【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：
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