土水特征曲线拟合
土壤水分特征曲线(研究)综述
土壤水分特征曲线（研究）综述卢常磊（学号：1001064113）（系别：农学系专业：种子科学与工程班级：一班）前言：土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
该曲线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比不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。
几十年来，人们投入了大量的精力来发展确定该曲线的方法，这些方法归纳起来可分为两大类：一类是直接测定法，另一类是间接推算法（或参数估计法）。
这些方法各有优缺点，而在生产实践中有的方法几乎没有实际应用价值。
基于这一点，本文针对这些方法以及近年来发展的新方法进行了比较和综述。
关键词：土壤水分特征曲线 van Genuchten模型1.土壤水分特征曲线1.1概念土壤水的基质势（或土壤水吸力）随土壤含水量的变化而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线，英文名称为soil watercharacteristic curve。
在实际中人们也使用土壤持水曲线或土壤pF曲线。
一般，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。
如右图是一不同质地土壤水分特征曲线图。
1.2意义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，可根据土壤水分土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。
1.3应用土壤水分特征曲线主要有以下几方面的应用［1］：①进行基质势和含水量的相互换算。
根据土壤水分特征曲线可将土壤湿度换算成土壤基质势，依据基质势可判断土壤水分对作物的有效度。
也可将基质势换算成含水量，根据土壤水分特征曲线可查得田间持水量、凋萎湿度和相应的有效水范围。
②表示比水容重。
土壤水分特征曲线斜率的倒数，即单位基质势变化所引起含水量的变化，称之为比水容重，是衡量土壤水分对植物的有效性和反映土壤持水性能的一个重要重要指标。
③可以间接反映土壤孔隙的分布。
土壤水分特征曲线
土壤水动力学学院：环境科学与工程学院专业：水土保持与沙漠化防治学号：姓名：土壤水分特征曲线的研究与运用摘要：土壤水的基质势随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
该曲线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，在生产实践中具有重要意义。
本文总结并比较分析了前人在土壤水分特征曲线测定方法中的各种模型，其中对Van Genuchten模型的研究较为广泛。
但为之在DPS中求解Van Genuchten模型参数和在试验基础上建立的土壤水分特征曲线的单一参数模型结构较为简单，省时省力，可进一步的推广运用。
关键词：土壤水分特征曲线Van Genuchten模型运用1.土壤水分特征曲线的研究1.1土壤水分特征曲线的概念土壤水分特征曲线是描述土壤含水量与吸力(基质势)之间的关系曲线。
它反映了土壤水能量与土壤水含量的函数关系,因此它是表示土壤基本水力特性的重要指标,对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用[1]。
1.2土壤水分特征曲线的意义土壤水分特征曲线反映的是土壤基质势(或基质吸力)和土壤含水量之间的关系。
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[2]。
1.3土壤水分特征曲线的测定方法1.3.1直接法通过实验方法直接测定土壤水分特征曲线的方法称为直接法。
直接法中有众多的实验室和田间方法，如力计法、压力膜法、离心机法、砂芯漏斗法、平汽压法等，而前3种应用最为普遍。
①力计法：是土壤通过土杯从力计中吸收水分造成一定的真空度或吸力，当土壤与外界达到平衡时，测出土壤基质势，再测出土杯周围的土壤含水量，不断变更土壤含水量并测相应的吸力，就可完成土壤水分特征曲线的测定。
力计法可用于脱水和吸水2个过程，可测定扰动土和原状土的特征曲线，是用于田间监测土壤水分动态变化重要的手段，在实际工作中得到广泛应用。
土壤水特征曲线
研究生课程论文封面课程名称土壤水动力学教师姓名研究生姓名研究生学号研究生专业所在院系类别:日期: 2012 年1月7 日评语对课程论文的评语:平时成绩：课程论文成绩：总成绩：评阅人签名：注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。
水分特征曲线测定实验报告1 实验的目的要求理解水分特征曲线的含义，掌握水分特征曲线的测定方法，以及比较不同土壤水分特征曲线的特点。
2 实验的原理土壤水的基质势（或土壤吸力）与土壤含水量之间的关系曲线称为土壤水分特征曲线或土壤持水曲线（soil water retention function ）。
土壤水分特征曲线表示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特性的曲线。
各种土壤的水分特征曲线均需由实验测定。
水分特征曲线仪主要由陶土头、集气管、压力传导管、水银测压计（由玻璃管和水银槽组成）、观测板以及样品容器组成，其结构如图1所示。
图1 水分特征曲线仪结构图1.样品容器；2.陶土头；3.集气管；4.压力传导管；5.水银测压计；6.观测板；7.水银槽陶土头是仪器的传感部件，由具有均匀微细孔隙的陶土材料制成，当仪器内充满水使陶土头被水饱和时，陶土头管壁就形成张力相当大的一层水膜，陶土头与土壤充分接触后，土壤水与其内部的水体通过陶土头建立了水力联系，在一定的压差范围内，水分和溶质可以通过陶土头管壁，而气体则不能通过，即所谓透水不透气。
因此，如果陶土头内外之间存在压力差，水分就会发生运动，直至内外压力达到平衡为止。
这时，通过水银压力表测定的负压值就是陶土头所在位置土壤水的基质势。
陶土头所在位置的压力水头（基质势或负压）的计算公式为：w m w m m h h h h h h --=-+-=6.12)(6.13式中h 为压力水头，h m 为压力表中水银柱高度（以水银槽水银液面为基准面），h m 是水银槽液面到陶土头中心位置的垂直距离。
非饱和土的土水特征曲线研究_刘艳华
(3)土质的影响 取南阳和枣阳两种不同土性的原状土作比较试 验 , 南阳土 IP =26.5 , 枣阳土 IP =47.3 , 它们的初 始含水量和其它物理指标都相似 , 所得结果见图 3 。 可以看出两条曲线的 进气值和储水系数都有差别 , 反映出高 塑性粘 土脱 水速 度较 慢 、 持 水性 好的特 点。 图 4 是对一种风化砂进行土水特征曲线测试的 结果 。由于风 化砂容易脱水 , 在较小 的吸力范围 , 获得了一个形状较为完整的土水特征曲线 。 可以看 到 , 风化砂的进气值要远比粘土的进气值小 , 而储 水系数较大 。 (4)原状样和击实样的土水特征曲线 为了探讨土体结构的影响 , 对比了同一种土原 状样和击实样的土水特征曲线 , 如图 5 所示 。 容易
表达式为 :
θ= θs 0 ≤(ua -uw )≤(ua -uw )b θ= θs -n · lg[ (ua -uw )(ua -uw )b ]
(1)
(ua -uw )≥(ua -uw )b
式中 :θ为体 积 含 水率 ;θs 为饱 和 时 的 含水 率 ;
杂 , 且有关拟合参数难以确定 。 经过对多种击实样
的试验分析 , 发现该段土水特征曲线可以用折线形
式 (在半对数坐标上)近似 , 如图 6 所示 , 其中 AB
为水平线段 , BC 为斜线段 。这种拟合方法在常见的
基质吸力范围内能够满足精度需要 , 从本文测定的
其它土水特征曲线来看 , 折线拟合也是合理的 。其
化砂进行了相应的测试 。 3.3 结果和讨论
(1)固结压力的影响 为了探讨外力对土水特征曲线的影响 , 对一系 列试样进行了有压和无压条件下的对比试验 。 有压 状态是指在饱和及试验过程中 , 土体受到约束不产 生膨胀 , 试验过程中土的孔隙比保持不变 。 无压状 态则是土体自由膨胀饱和 , 在试验过程中 , 其变形 不受外界约束 。 图 1 为某一典型原状样在不同应力 状态下饱和后的土水特征曲线 , 从中可以看出 , 虽 然随着基质吸力的增加两条曲线有相重合的趋 势 , 它们的形状差别还是很大的 , 主要表现在土体的进 气值 和进气 点后的储 水系数 (土 水特征 曲线的 斜 率)。 具有预固结压力的土样 , 其曲线平缓 , 脱水 较慢 。 也就是说 , 应力状态影响土水特征曲线的进 气值和储水系数 , 而储水系数则与非饱和土的渗透 性有密切关系 。 这就意味着在分析水分入渗和蒸发 时 , 必须考虑具有不同应力状态土层的差别 。 当吸力较高时 , 两条曲线趋于重合 , 此时应力 状态对吸力值影响较小 , 即可以认为外应力和吸力 是互不相关的 ;由于吸附强度是和吸力相对应 的 , 外应力对吸附强度的影响 也很微弱 , 这与 Fredlund &Morgenstern[ 2] 的强度理论相符合 。 (2)初始孔隙比的影响 将南阳击实土制成两种不同孔隙比的试样 , 饱 和后的初始孔隙比 e0 分别为 0.66 和 0.83 。 试验结 果见图 2 , 初始孔隙比较大的土体进气值较小 , 当
两种方法对土壤水分特征曲线的拟合及比较
两种方法对土壤水分特征曲线的拟合及比较作者：梁晨璟，李春光，赵文娟来源：《湖北农业科学》 2014年第1期梁晨璟１，李春光２，赵文娟１（１．宁夏大学土木与水利工程学院，银川７５００２１；２．北方民族大学数值计算与工程应用研究所，银川７５００２１）摘要：土壤水分特征曲线是土壤水吸力与含水率之间的关系曲线。
此次试验利用压力膜仪测定银川北部盐渍土的土壤水吸力和含水率。
对土壤水分特征曲线的Ｖａｎ－Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ模型采用Ｍａｔｌａｂ软件和ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ软件进行拟合。
经过比较和分析后发现，用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ软件与Ｍａｔｌａｂ软件拟合土壤水分特征曲线精度近似相同，但是ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ软件对于不懂任何编程语言的人来说操作更为简便。
关键词：土壤水分特征曲线；Ｖａｎ-Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ模型；拟合方法；比较中图分类号：Ｓ１５２．７＋１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０14）01－0056-03ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｗｏＭｅｔｈｏｄｓＦｉｔｔｉｎｇＳｏｉｌＭｏｉｓｔｕｒｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＣｕｒｖｅＬIANG Ｃｈｅｎ-ｊｉｎｇ１，ＬI Ｃｈｕｎ-ｇｕａｎｇ２，ＺHAO Ｗｅｎ-ｊｕａｎ１（１．ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ，ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＢｅｉｆａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅ describes ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｗａｔｅｒｓｕｃｔｉｏｎａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｓａｉｍｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｓｕｃｔｉｏｎａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｂｙｕｓｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｍｅｍｂｒａｎｅａｎａｌｙｚｅｒｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎａｒｅａｏｆＹｉｎＣｈｕａｎｓａｌｉｎｅｓｏｉｌ．Ｖａｎ－Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎｍｏｄｅｌｉｓ used ｔｏｆｉｔｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｕｓｅｂｙＭａｔｌａｂａｎｄＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ．Ｂｙｃｏｍｐａｒative ａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔ waｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｉｔｈａd ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｔｈｅｓａｍｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｆｉｔｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌａｎｄＭａｔｌａｂｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｂｕｔｉｔｉｓｍｏｒｅｓｉｍｐｌｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｆｏｒｐｅｏｐｌｅｎｏｔｋｎｏｗing ａｎｙｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅｂｙｕｓｉｎｇＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅ；Ｖａｎ-Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎｍｏｄｅｌ；ｆｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ土壤水分特征曲线是土壤水的基质势或土壤水吸力随土壤含水率变化的关系曲线，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特征的曲线。
双峰土-水特征曲线分形模型及其在孔隙分类中的应用
双峰土-水特征曲线分形模型及其在孔隙分类中的应用The theme I am focusing on is the "Dual-fractal model of soil-water characteristic curves and its application in pore classification."双峰土-水特征曲线分形模型及其在孔隙分类中的应用Introduction:引言：Understanding the behavior of soil-water characteristic curves (SWCC) is crucial for various engineering applications such as slope stability analysis, groundwater management, and geotechnical design. Traditional models, such as the van Genuchten model, have limitations in accurately representing complex soil-water interactions and fail to capture dual-peaked SWCCs commonly observed in nature. Therefore, the development of a dual-fractal model provides an innovative approach to describe soil-water relationships more precisely.了解土-水特征曲线（SWCC）的行为对于各种工程应用非常重要，如边坡稳定性分析、地下水管理和岩土工程设计。
传统模型，如van Genuchten模型，在准确描述复杂的土壤-水相互作用和捕捉自然界中常见的双峰SWCC方面存在局限性。
利用 MATLAB 拟合压实黄土土水特征曲线的研究
利用MATLAB拟合压实黄土土水特征曲线的研究许淑珍1,白晓红1,2,马富丽1【摘要】为了找到准确且简便的拟合压实黄土的SWCC的模型与方法,利用压实黄土入渗试验得到的体积含水率与基质吸力的数据,选用MATLAB的lsqcurvefit,nlinfit和fminunc三种函数为拟合方法,分别拟合了适用性较广的van-Genuchten模型和Gardner模型的土水特征曲线,并进行了拟合比较。
结果表明,在本课题研究范围内,利用fminunc函数采用Gardner模型拟合压实黄土SWCC效果最好；平行试验数据的验证结果表明误差小于10%。
利用MATLAB的fminunc函数通过Gardner模型拟合压实黄土土水特征曲线是一个既方便又准确的方法。
【期刊名称】太原理工大学学报【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4【关键词】压实黄土;土水特征曲线;MATLAB;拟合土水特征曲线(Soil-water characteristic curve,以下简称SWCC)定义为土的含水量与土的吸力之间的关系曲线[1]。
非饱和土的性状如非饱和土的渗透、抗剪强度和持水特性都与其SWCC存在一定的关系[2],由土水特征曲线可以得到非饱和土的抗剪强度、渗透系数、体积变化等性质[3-6]。
因此,SWCC是描述非饱和土特性的一个关键性指标曲线。
获得SWCC有直接量测法和经验公式法,但直接量测费时费力,也具有不稳定性,而用经验公式来拟合SWCC既稳定又方便快捷。
常用的经验公式有:Brooks-Corey模型[7],Gardner模型[8],van-Genuchten模型[9],McKee和Bumb模型[10]等。
但是不同的模型适用于不同的土类,其中Brooks-Corey模型对具有较窄孔径分布的均质和各向同性的粗质样本较理想,而对于细质土壤和未扰动的原状土通常精度较差;Gardner模型由于形式简单,应用最多;van-Genuchten模型具有广泛的适用性,尤其对于细粒土具有很高的拟合精度,亦适合吸湿曲线；McKee和Bumb模型在低吸力范围拟合效果较好,不过只适合粗颗粒土[11-12]。
土壤水分特征曲线精选文档
土壤水分特征曲线精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-土壤水动力学学院：环境科学与工程学院专业：水土保持与沙漠化防治学号：姓名：土壤水分特征曲线的研究与运用摘要：土壤水的基质势随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。
该曲线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，在生产实践中具有重要意义。
本文总结并比较分析了前人在土壤水分特征曲线测定方法中的各种模型，其中对Van Genuchten模型的研究较为广泛。
但为之在DPS中求解Van Genuchten模型参数和在试验基础上建立的土壤水分特征曲线的单一参数模型结构较为简单，省时省力，可进一步的推广运用。
关键词：土壤水分特征曲线 Van Genuchten模型运用1.土壤水分特征曲线的研究土壤水分特征曲线的概念土壤水分特征曲线是描述土壤含水量与吸力(基质势)之间的关系曲线。
它反映了土壤水能量与土壤水含量的函数关系,因此它是表示土壤基本水力特性的重要指标,对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用[1]。
土壤水分特征曲线的意义土壤水分特征曲线反映的是土壤基质势(或基质吸力)和土壤含水量之间的关系。
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[2]。
土壤水分特征曲线的测定方法1.3.1直接法通过实验方法直接测定土壤水分特征曲线的方法称为直接法。
直接法中有众多的实验室和田间方法，如张力计法、压力膜法、离心机法、砂芯漏斗法、平衡水汽压法等，而前3种应用最为普遍。
①张力计法：是土壤通过陶土杯从张力计中吸收水分造成一定的真空度或吸力，当土壤与外界达到平衡时，测出土壤基质势，再测出陶土杯周围的土壤含水量，不断变更土壤含水量并测相应的吸力，就可完成土壤水分特征曲线的测定。
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拟合公式：
拟合数据：
suction w a n 计算数值 方差
1 0.376 380.37 0.7393 0.385233074 0.00374925
15 0.3677 0.357268483
25 0.3485 0.344020587
40 0.3258 0.327956495
70 0.3086 0.303236996
120 0.2722 0.273455598
200 0.2636 0.240481734
300 0.1988 0.212065024
400 0.1623 0.191373241
56440 0.0355 0.00944424
6213 0.0465 0.043893168
2397 0.0786 0.079597779
2028 0.101 0.087713496
832 0.1177 0.140107201
708.75 0.175 0.150915564
0 0.39
拟合图形：