摘要:土壤水力性质主要包括土壤水力传导率和水分特征曲线，是进行土壤水分运动数值模拟必不可少的基础数据。自然界中的土壤大都呈层状分布，模拟中涉及到的水力性质参数较均质土壤更多。通过室内土柱入渗试验，利用Hydrus-1D软件对垂向一维水分运动进行数值模拟，以入渗过程中不同实测变量（累积入渗量、压力水头及二者组合）为目标函数开展数值反演，优化得到各层土壤水力性质。根据决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、变异系数（CVs）、优化参数相关矩阵及优化参数标准误差等评价指标，探讨了不同测定变量对解非唯一性、准确性等的影响。结果表明，目标函数仅含有累积入渗量时，虽然反演模拟值与实测值符合度较高，R2达到0.999，RMSE小于0.005 62 cm，但用压力水头实测值验证参数准确性，效果较差，R2最高仅为0.338，RMSE小于0.096 5 cm。使用压力水头作为目标函数进行参数优化求解时，拟合度R2达到0.855以上，RMSE小于0.038 4 cm；用累计入渗量实测值进行验证，效果较好，R2可达到0.99以上，RMSE小于0.038 56 cm。累积入渗量和压力水头联合反演求土壤水力性质拟合度较高，R2达到0.905以上，RMSE小于0.035 4 cm。虽然累积入渗量和压力水头联合反演时R2和RMSE指标次于累积入渗量，但累积入渗量和压力水头联合反演可以一定程度降低优化参数的相关性和标准误差，从而降低解的非唯一性，提高解的准确性。以上结论可为层状土壤瞬态流试验反演参数过程中，测量变量的选取提供科学依据。

摘要:土壤水力性质是研究非饱和带中水分和溶质运移的重要参数,可以用孔隙网络模型进行预测.通常采用的网络模型中的参数是任意指定的,无法真实反映土壤孔隙空间的形态特征.本文采用了一种基于孔隙形态学的网络模型来预测土壤的水力性质,即通过图像分析来直接测定孔隙的大小分布及其连通性,并将其结合到网络模型中,最大程度地再现了三维的土壤孔隙结构.本文根据河南封丘地区采集的砂壤土样本图像分析结果,采用形态学网络模型预测了其水力性质,同时也进一步评价了这种模型的优缺点及其应用前景.

摘要:利用一些易获得的土壤理化参数可以估算土壤水力性质,这些估算方程统称为土壤转换函数,即PTFs(Pedo-Transfer Functions).本文综述了目前国内外土壤转换函数研究的概况,并利用在华北地区收集到的实测资料,建立了一些土壤转换函数,通过对部分转换函数作的检验和评估,总体而言,所建立的各类模型的预测效果都比较理想,应用于小比例尺的区域研究是可行的.

摘要:预报非饱和土壤水分运动必须首先获得土壤水分运动参数。土壤水分运动参数包括土壤水分特征曲线和导水率。本文使用积分方法求解了一维水平非饱和土壤水分运动问题,根据其解建立了推求非饱和土壤水分运动参数的简单入渗法,用以推求vanGenuchten特征曲线模型中的参数α和n.α和n是根据湿润区的特征长度、吸渗率和土壤的饱和导水率(ks)来确定的,而非饱和导水率可由α、n和Ks确定。这一新的简单入渗法是基于Richards方程和土壤导水特征的闭合型方程。简单入渗法提供了利用瞬态水流方法来确定土壤水分特征曲线而替代通常的平衡法。简单入渗法是一个全新的、简捷的确定土壤导水特性的方法。

摘要:预报土壤中水分流动需要的土壤导水特性可通过观测水平土柱的入渗过程来确定,这一观测过程的分析是基于对Richards方程求积分解。土壤水分特征曲线中的参数由观测的水平立柱的特征湿润长度和吸力来确定,非饱和土壤导水率由已确定的特征曲线中的参数和测定的饱和导水率导出。供试土壤有三种,它们的质地从砂壤到粘壤。由这种方法所确定的这三种土壤的水分特征曲线与实测的特征曲线符合良好,所确定的砂壤的非他和导水率与实测值的比较令人满意。利用数值法和积分法分别计算了土壤含水量剖面,计算结果吻合良好,说明了这种方法的合理性。