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封丘土壤水力学特性及其土壤传递函数的研究

朱安宁  
【摘要】: 当前,土壤水与溶质(盐分、养分、污染物质)运移、土壤优势流 问题的研究已成为土壤水研究的热点,而研究这些问题所必需的大量 的土壤水动力学特性参数的田间资料,包括含水量(θ)、饱和导水率 (K_s)、非饱和导水率(K(θ))和土壤水分特征曲线等,在实际工作中是 很难获取的。 本文以黄淮海封丘地区的潮土和风沙土为研究对象,试图寻求解 决土壤水动力学特性参数问题的更加实用可行的方法,为该地区土壤 的改良利用服务。主要研究结果如下: 1、利用圆盘渗透仪(disc permeameter)在田间测定土壤饱和导水 率。该方法省时、省力、省水,可以测定地下水位以上任意深度土层 的饱和导水率,并能排除土壤裂缝、蚯蚓孔及根孔等大孔隙对测定结 果所产生的负面影响。 2、借助于最小二乘法和Picard迭代法,确定了四种表征土壤水 分特征曲线的经验模型的参数。数值模拟的结果表明,Van Genuchten 模型在供试土壤上具有较好的适用性。 3、根据大量的土壤基本物理性质和土壤持水数据,利用多元逐 步回归分析方法,分别建立了封丘地区土壤含水量(θ)、饱和导水率 (K_s)及Van Genuchten模型的参数θ_r、θ_s、a、n的土壤传递函数模型。 研究结果表明,土壤含水量、饱和导水率及Van Genuchten模型参数 与土壤的基本物理性质都有一定的线性相关性。在含水量模型中,增 加-30kPa含水量项可提高0至-30kPa间土壤含水量的预测精度;增加 -1500kPa含水量项可以明显提高-100kPa至-1500kPa间含水量的预测 精度。由于试验误差的影响,土壤饱和导水率模型的拟合效果不理想。 Van Genuchten模型的参数估计模型对粘性土壤的拟合效果较好,而拟 合砂性土壤时误差较大。 4、利用封丘县表层土壤的基本物理性质资料,借助地理信息系统 技术,用土壤传递函数模型预测表层土壤的饱和含水量、残余含水量 及Van Genuchten模型参数a、n的效果较好,土壤饱和导水率的拟 合效果较差。 土壤传递函数方法在国内研究尚少,但是,利用土壤传递函数方 法,对区域土壤水和溶质运移、农田水分循环研究中参数的确定具有 重要的意义。


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