基于土壤理化性质估计土壤水分特征曲线VanGenuchten模型

沙漠非饱和风沙土壤水分特征曲线预测的分形模型

苏里坦;宋郁东;张展羽

【期刊名称】《水土保持学报》

【年(卷),期】2005(19)4

【摘要】应用VanGenuchten提出的土壤水分特征曲线公式,推导出了沙漠风沙非饱和土壤水分特征曲线的分形模型。通过对古尔班通古特沙漠地9种不同土壤样本利用中子水分仪和负压计实测的水分特征曲线资料反求得到相应的分形维数,分析了分形维数与土壤质地之间的关系,结果表明随着土壤质地从流动风沙土、半固定风沙土到固定风沙土的变化,其分形维数呈逐渐增大。此外,基于土壤颗粒的重量与粒径分布求出了古尔班通古特沙漠地风沙土壤粒径的分形维数。通过对土壤水分特征曲线的分形维数与土壤粒径的分形维数的对比,得知它们之间存在着良好的线性关系。根据此关系,利用易测得的土壤粒径分形维数结合所推导的分形模型,对土壤水分特征曲线进行了预测,模型的预测结果很好地吻合了实测的土壤水分特征曲线。这一结果对于实际工作中根据风沙土壤颗粒大小分布的分形维数来预测沙漠风沙土壤水分特征曲线具有一定的指导意义。

【总页数】5页(P115-118)

【关键词】风沙非饱和土壤;粒径分布;土壤水分特征曲线;分形维数;预测模型

【作者】苏里坦;宋郁东;张展羽

【作者单位】中国科学院新疆生态与地理研究所;河海大学水利水电工程学院

【正文语种】中文【中图分类】S152.7;S288

【相关文献】

1.基于不完全分形理论的土壤水分特征曲线模型 [J], 王康;张仁铎;王富庆

2.采用土壤孔隙表面分形维数预测土壤水分特征曲线 [J], 刘亚磊;梁杏;朱常坤;李静

3.非饱和土的水分特征曲线的分形模型 [J], 徐永福;董平

4.塔里木沙漠公路防护林土壤水分特征曲线模型分析与比较 [J], 丁新原;周智彬;雷加强;王永东;鲁晶晶;黎小娟

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土壤水分特性曲线的研究与理论模型的构建

土壤是农业生产中不可或缺的资源之一。为了优化土地利用效益，掌握土壤的水分特性曲线是必不可少的。这不仅有助于农民掌握土壤水分情况，提高农作物产量，也有助于生态环境的保护和土地资源的可持续利用。本文将围绕土壤水分特性曲线的研究与理论模型的构建展开论述。

一、土壤水分特性曲线的概念与意义

土壤水分特性曲线是描述土壤保水能力的一种重要指标。它是指土壤水分含量与土壤水势之间的关系，通俗地说就是描述土壤在不同水分状况下蓄水和利用水的能力。土壤水分特性曲线可以反映土壤的蓄水能力、渗透能力、干旱抗性及土壤孔隙结构等特点，是科学测定土壤水分与理解生态环境关系的核心内容。

土壤水分特性曲线所反映出的水分状态，对于人们对土壤肥力进行评估和土地利用的选择具有重要的意义。同时，也可以指导农民科学地排灌水，化肥，农药，以达到节约用水，防止污染和减轻土地环境压力等多方面的作用。

二、土壤水分特性曲线的影响因素

土壤水分特性曲线的形态与土壤固体颗粒及孔隙形状、分布有关，是土壤研究中的重要内容之一。影响土壤水分特性曲线的要素主要有以下几点：

1. 土壤颗粒的多寡，大小及分布情况；

2. 土壤孔隙的分布、尺度和连通性；

3. 土壤类型及其化学成分；

4. 环境因素（如空气温度、相对湿度、降雨量与土壤表面温度）等。

以上要素可以单独或联合作用，从而影响土壤水分特性曲线的形态和特征。

三、土壤水分特性曲线的实验研究

土壤水分特性曲线的实验研究是农学、水文学等多个学科领域的重要内容之一，其研究主要围绕土壤蓄水性能和滞集能力开展。实验方法通常采用高精密的水分计设备，通过多组水分势数据和对应的土壤含水量数据，确定土壤水分特性曲线。

在实验方法上，根据在土壤中施加的负水势的可控程度，以及反映土壤物理力学特性的方法和数据的可测定性和可靠性等方面的要求，目前土壤水分特性曲线的实验方法主要有压滤法、压缩法和张力悬浮法三种方法。

土壤水分特征曲线用MatLab确定土壤水分特征曲线参数

1 土壤水分特征曲线用

MatLab确定土壤水分特征

曲线参数

导读：就爱阅读网友为您分享以下“用MatLab确定土壤水分特征曲线参数”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持! 用ＭａｔＬａｂ确定土壤水分特征曲线参数①彭建平，邵爱军（石家庄经济学院，石家庄０５００３１）摘要：土壤水分特征曲线是定量研究土壤水运动的重要参数。目前，土壤物理学家普遍采用ｖａｎＧｅｎｕｃｈｔｅｎ模型（简称ＶＧ模型）来描述土壤水分特征曲线（Ａ．０曲线），本文讨论了如何确定模型参数的方法。根据中国科学院栾城试验站大田土壤剖面所采土样实测土壤负压ｈ和土壤含水率０数据，ＶＧ模型中的参数利用ＭａｔＬａｂ非线性拟合函数来确定，通过用四参数模型计算，计算的０值与实测的０值拟合较好，误差相对较小。通过长江河口地区土样检验表明。用ＭａｔＬａｂ方法确定ＶＧ模型参数，计算值与实测值拟

2 合也较好，且计算值与实测值的残差平方和范数＜Ｏ．００１。关键词：土壤水分特征曲线：ＭａｔＬａｂ：ＶＧ模型：曲线拟合；模型参数中图分类号：Ｓ１５２．７“土壤水分特征曲线是土壤负压ｈ和土壤含水率０的关系曲线，是定量研究土壤水分运动的重要参数。测定土壤水分特征曲线的方法主要有张力计法、压力如果己知饱和水力传导度Ｋ，由ＶＧ模型参数还可得㈨卜箱２≮等膜法和离心机法等【１１。张力计法测定的土壤负压范围为０～０．０８Ｍｐａ，压力膜法测定范围为０—１．５Ｍｐａ。到非饱和水力传导度Ｋ（曰）：土壤水分特征曲线的影响因素复杂，难以从理论上推导出确切的关系式，但通过大量的实验研究，人们己提出了一些经验公式来描述它，其中常见的有：Ｂｒｏｏｄｓ．Ｃｏｒｅｙ模型，Ｇａｒｄｎｅｒ模型，ｖａｎＧｅｎｕｃｈｔｏｎ模型和Ｇａｒｄｎｅｒ－Ｒｕｓｓｏ模型等。目前，国内外最为普遍使用的描述土壤水分特征曲线的方程是ｖａｎＧｅｎｕｃｈｔｅｎ模即Ⅲ，（器如【ｌ＿（格而２ｏ’ＶＧ模型含有４个参数：口，”（其中疗含有ｍ），良，良，且为一非线性函数，故模型参数的确定较为困难。目前确定模型参数常用的方法有３种【７１１１：①图解法：②最ｄ，－乘法：③迭代法。图解法一般精度较差，最ｄｘ－－乘法、迭代法需要编写专门程序求解，因此给ＶＧ型（简称ＶＧ模型）口一１。ＶＧ模型由美国学者ｖａｎＧｅｎｕｃｈｔｅ

van Genuchten模型参数的物理意义

陈卫金;程东会;陶伟

【摘要】The van Genuchten model is widely used in fitting soil-water

characteristic curves.However,it has numerous parameters with the

complex physical significance,and especially the parameter α has not been

well understood so far.This paper discusses the physical significance of the

parameters α,m and n in the van Genuchten model on the basis of the

results of both theoretical derivation and the measured values of the soil-water characteristic curves of the samples (silt sand,fine sand,medium

sand,coarse sand),and focuses on the relationships between parameter α

and air entry values or matrix potential at the inflection point (hi).The

results illustrate that the relationship between the values of 1/α and hi is

related to not only hi but also the parameters m and n,and the value of

一种改进的土壤水分特征曲线模型及其验证

安乐生1，刘春2，廖凯华3

【摘要】土壤水分特征曲线是土壤水分与溶质运移模型必需的输入参数。本文在传统的van Genuchten模型和Campbell模型的基础上，提出了一种基于自适应权重的土壤水分特征曲线改进模型。验证发现，改进模型适用性更强，且能获得更好的模拟效果。特别是，改进模型为一个连续可微函数，能够满足非饱和土壤水流Richards方程数值求解的前提，因而具有较大的推广应用潜力。【期刊名称】浙江农业学报

【年(卷),期】2015(027)005

【总页数】4

【关键词】土壤水分特征曲线；土壤质地；模型；自适应权重

土壤水分特征曲线是反映土壤持水性、供水性及水分有效性等基本特性的重要曲线，是定量研究土壤水滞留与运移十分重要的土壤水动力学参数之一，对农田土壤污染、溶质运移、墒情监控等具有重要意义[1-3]。由于土壤水分和能量之间的关系非常复杂，呈高度的非线性，且容易受到多种土壤性质的影响，因此难以从理论上推导出准确的关系式[4]。目前，人们只能通过构建经验模型来定量描述它们，最为常用的模型有：van Genuchten模型[5]和Campbell模型[6]，后者是Brooks-Corey模型的简化形式(假定残余含水量为0)。以往大量研究表明，van Genuchten模型在整体表现上要优于其他的经验模型，但由于它本身为“S”型函数，故对于具有明显进气值的土壤适用性较差；Campbell模型对细质地土壤或田间原状土的预测精度往往较低[7-9]。徐绍辉等[10]通过深入研究，建议应在不同的吸力段选用不同的模型来表征土壤水分

沙质土壤VanGenuchten方程参数的简单推求方法

作者：崔亚平，迟春明

来源：《湖北农业科学》 2015年第7期

亚平，迟春明

（塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 8４３３００）

摘要：使用饱和含水量、田间持水量及其对应的土壤水吸力３个数据，推算土壤水分特征曲线VａｎＧｅｎｕｃｈｔｅｎ方程的参数，同时与拟合方法的结果进行了比较。结果表明，该方法推算的参数与拟合的参数非常接近，方法获得的土壤水分特征曲线与土壤水分特征曲线及实测值均十分吻合。该方法可作为推求砂质土壤VａｎＧｅｎｕｃｈｔｅｎ方程参数的一种方法。

关键词：VａｎＧｅｎｕｃｈｔｅｎ方程；田间持水量；饱和含水量

中图分类号：Ｓ１５６．４；Ｓ１５１．９

文献标识码：A

文章编号：0439－８114（２０15）07－1696-03

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2015.07.042

描述土壤水分特征曲线的VａｎＧｅｎｕｃｈｔｅｎ方程［１］，因其线型与实测数据曲线拟合程度好而得到广泛应用［２，３］。然而，VａｎＧｅｎｕｃｈｔｅｎ方程的参数较多，其参数拟合属于非线性拟合问题，常规的线性处理和线性拟合方法难于实现；常用的最小二乘拟合方法有时会遇到停止求解或参数为负的问题［４］。为获得令人满意的参数值，目前主要采用２种方法来实现，一是实测土壤基质吸力和土壤含水量的数据，采用非线性拟合方法求参数［５－７］，如马英杰等［５］利用阻尼最小二乘法求拟合粉壤土的Ｖａｎ方程参数；二是间接推算法［８－１０］，如Ｓｈａｏ等［１０］应用水流方程的解析解，结合水平土柱实验分别测算了６种土壤的Ｖａｎ方程参数。

由于间接推算法具有省时省力的优点，一直备受关注。本研究基于Ｄｅｘｔｅr［１１］提出的“Ｓ”理论相关计算公式，经过一系列的推导过程，建立基于土壤饱和含水量、田间持水量及其对应的土壤水吸力３个数据的沙质土壤VａｎＧｅｎｕｃｈｔｅｎ方程参数的简单推求方法，以期为相关研究提供借鉴。

土壤水分特征曲线拟合retc

土壤水分特征曲线是描述土壤水分状态和水分运动规律的重要曲线之一。它是土壤物理性质和水分运动规律的重要指标，对于合理利用土壤水分、科学施肥和提高农业生产力具有重要意义。retc 曲线的建立与土壤的水分保持性质、渗透性、保水性相关，对土壤水分运动规律的研究颇具指导意义。

1. retc 曲线的基本特征概述

土壤水分特征曲线拟合retc，是一种描述土壤水分含量与土壤毛细力之间关系的曲线。它的形态特征通常表现为在低毛细力下，土壤水分含量随毛细力的增加而急剧下降；而在一定的毛细力范围内，土壤水分含量变化缓慢。而随着毛细力的进一步增大，土壤水分含量急剧下降的特点再次显现。retc 曲线常常被用来表征土壤中的毛细力作用范围，以及土壤的保水特性。

2. retc 曲线的拟合与参数

在科学研究和实际应用中，针对不同类型的土壤，需要通过实验测定和数据处理，拟合得到retc 曲线的参数。常见的拟合模型包括 Van

Genuchten 模型、Brooks-Corey 模型等。这些模型通过曲线的拟合参数，可以描述土壤的渗透性、保水性等重要特征，对于土壤水分运动规律的研究具有重要的指导意义。

3. retc 曲线的应用

retc 曲线在农业生产、水资源利用等领域具有广泛的应用价值。通过对土壤水分特征曲线的测定和分析，可以为合理的灌溉和排水提供科学依据。另外，也可以通过retc 曲线的拟合参数，评价土壤的保水性能，为合理施肥、作物生长提供科学依据。

4. 我的个人观点和理解

作为一名专业的文章写手，我对土壤水分特征曲线拟合retc有着深入的研究和理解。我认为，retc 曲线的建立和分析，可以为提高农业生产力、合理利用水资源提供科学依据。通过研究retc 曲线，也可以更加深入地理解土壤水分运动的规律和特性，为土壤保护和生态环境的改善提供科学支持。

5. 总结与回顾

通过对土壤水分特征曲线拟合retc的全面讨论，我们可以清晰地了解retc 曲线的基本特征和参数拟合方法，以及其在实际应用中的重要作用。对于提高农业生产力、合理利用水资源和保护生态环境，retc 曲线的研究具有重要的理论和实践价值。希望通过本文的介绍，能够使读者对retc 曲线有更深入的理解和应用。

土壤水分动力学作业

用RETC软件中van Genuchten (1980)模型、Brooks and Corey (1964) 模型以及幂函数模型拟合下列三种土壤的水分特征曲线，用EXCEL作图比较水分特征曲线的拟合和实测结果。

soil 1 dry wet soil 2 dry wet soil 3 dry wet

θ(cm3/cm3) h(cm) h(cm) θ(cm3/cm3) h(cm) h(cm) θ(cm3/cm3) h(cm) h(cm)

0.2 714.4 510.6 0.2 1164.8 904.4 0.2 5341.5 6618.7

0.22 592.6 389.8 0.22 776.9 581.0 0.22 2519.4 2507.1

0.24 502.0 307.5 0.24 550.0 397.8 0.24 1348.0 1116.2

0.26 431.4 248.3 0.26 405.6 284.6 0.26 787.1 557.0

0.28 374.4 203.8 0.28 307.6 210.0 0.28 489.4 302.2

0.3 326.9 169.1 0.3 237.7 158.3 0.3 318.4 174.5

0.32 286.4 141.3 0.32 185.6 120.8 0.32 213.8 105.5

0.34 250.9 118.4 0.34 145.5 92.7 0.34 146.4 65.8

0.36 219.1 99.0 0.36 113.6 70.9 0.36 101.1 41.8

0.38 190.1 82.3 0.38 87.3 53.4 0.38 69.3 26.6

0.4 162.8 67.4 0.4 64.9 38.9 0.4 46.1 16.5

0.42 136.5 53.9 0.42 45.0 26.3 0.42 28.5 9.6

土壤水分特征曲线的4种经验公式拟合研究

辛琳;郝新生;崔清亮

【摘要】By the dry method measuring soil moisture and tensioneter

method measuring soil water suction,some measured data of soil water

characteristic curve were got.With the aid of Matlab software,the

parameters of the Gardner model,the Van-Genuchten model,the Mckee-Bumb model and the Frdlund-Xing model were fitted to the measured

data by substituting the measured data into four kinds of empirical

formulas.The fitting correlation coefficient was analyzed and the soil water

characteristic curve formula applicable to clay was obtained.The result

showed that the correlation coefficients of model parameters of the Van-Genuchten model,Frdlund-Xing model,Gardner model,Mckee-Bumb model

were 0.994 1,0.993 6,0.936 6,0.964 4,respectively.The Van-Genuchten

model had the best fitting effect,and the fitting effect of Frdlund-Xing

水分特征曲线

水分特征曲线，也被称为土壤水分特征曲线或土壤持水曲线，描述的是非饱和水流压力水头（或吸力）与土壤含水量之间的关系。它是土壤水分物理基本特性之一，反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质必不可少的重要参数。

水分特征曲线可反映不同土壤的持水和释水特性，也可从中了解给定土类的一些土壤水分常数和特征指标。土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量的变化而变化，这种关系曲线就是水分特征曲线。一般来说，该曲线以土壤含水量Q（以体积百分数表示）为横坐标，以土壤水吸力S（以大气压表示）为纵坐标。

土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低，而不是自身的含水量。如果测得土壤的含水量，可根据土壤水分特征曲线查得基质势值，从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度。

在实际工作中，土壤水分特征曲线最好通过实验求得，因为影响水分特征曲线的主要因素有土壤性质、结构、温度以及水分变化过程（吸湿过程或脱湿过程）等。同时，由于测定方法所需时间较长，尤其是低势能段（以吸附力作用为主），水分移动较慢，其能量平衡时间较长，测定的精度也并不十分理想，所以许多学者提出土水势与土壤湿度变化间的经验公式，但这些经验公式只能在特定的条件下才可使用，并无普遍使用价值。

总的来说，水分特征曲线是理解和研究土壤水分动态和植物水分关系的重要工具。