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黄河下游冲积平原试验区土壤水分特征曲线的传递函数研究

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节水灌溉 2024年第6期 54-62页

作者：湛江刘颜珲王琳潘登蔡金龙黄河勘测规划设计研究院有限公司郑州450003 河南省自然资源监测和国土整治院郑州450016 河南省自然资源科技创新中心地下水资源调查监测研究所郑州450016 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 郑州4500035 南京水利科学研究院南京210029

黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地,该地区土壤水力学参数的获取,对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数(PTFs),以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游... 详细信息

黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地,该地区土壤水力学参数的获取,对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数(PTFs),以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游冲积平原试验区,基于多元非线性逐步回归和单因素扰动方法,建立了包气带土壤水分特征曲线的PTFs,并分析了影响因素敏感性。研究结果显示,实测土壤水分特征曲线以及土壤理化性质参数呈现较强变异性,所建立的PTFs精度良好,具备应用推广价值。多元回归结果表明,土壤颗粒组成是本文PTFs的主要影响因素,其中黏粒含量对PTFs最为敏感,砂粒含量次之,粉粒含量最弱。在其余5个土壤理化特性中,对PTFs的相对敏感的因素是pH值和分形维数。研究表明,土壤物理化学性质与土壤水分特征曲线模型参数的关系复杂,并非一般线性或单调关系。尽管土壤物理化学性质参数可以提高PTFs精度,但土壤颗粒组成是影响土壤水分运动的根本原因,其作为构建PTFs的关键因素不可忽略。在实际应用中,PTFs使用者可根据所掌握数据的实际情况,结合影响因素敏感性,决定影响因素的取舍。

关键词：黄河下游冲积平原土壤水分特征曲线土壤传递函数多元逐步回归分形维数参数敏感性

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土壤类型和容重对离心机法测定土壤水分特征曲线的影响

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土壤 2024年

作者：张鹏飞贾小旭任利东赵春雷邵明安西北农林科技大学资源环境学院中国科学院地理科学与资源研究所黄河三角洲现代农业工程实验室中国科学院大学资源与环境学院

本研究以杨凌塿土和嫩江黑土为研究对象，分别设置了4个土壤容重处理(1.0、1.1、1.2、1.3 g/cm3)，利用离心机法测定土壤失水过程，以压力膜仪法为标准，对比不同吸力下的含水量实测值和van Genuchten模型参数的差异。结果表明，随着土... 详细信息

本研究以杨凌塿土和嫩江黑土为研究对象，分别设置了4个土壤容重处理(1.0、1.1、1.2、1.3 g/cm3)，利用离心机法测定土壤失水过程，以压力膜仪法为标准，对比不同吸力下的含水量实测值和van Genuchten模型参数的差异。结果表明，随着土壤容重的增加，离心机法测定土壤水分特征曲线准确度逐渐增加，获取黑土和塿土的van Genuchten模型参数α的准确度增幅分别为38.46%?83.08%和56.38%?95.75%。离心机法测定土壤水分特征曲线的准确度在不同吸力段表现不同，近饱和段(0?10 kPa)离心机法测定值偏低，而高吸力段(10?1 500 kPa)测定值偏高，且高吸力段离心机法测定准确度较低，与压力膜仪法测定值具有极显著差异(P土壤水分特征曲线的准确度，优先考虑应用于大容重和高有机质含量的土壤。

关键词：土壤水分特征曲线土壤容重离心机法压力膜仪法

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黄土土壤水分特征曲线模型适用性研究

广东蚕业 2024年第6期58卷 76-78页

作者：范灵芝杨凌职业技术学院陕西咸阳712100

文章以壤土、粉壤土、粉黏壤土、粉黏土4类黄土为研究对象,采用实际测定和拟合分析相结合的方法,对不同土壤水分特征曲线模型的适用性进行评价。结果表明:随着黏粒含量升高,土壤的残余含水率升高,而饱和含水率降低。黏粒含量对Mckee and... 详细信息

文章以壤土、粉壤土、粉黏壤土、粉黏土4类黄土为研究对象,采用实际测定和拟合分析相结合的方法,对不同土壤水分特征曲线模型的适用性进行评价。结果表明:随着黏粒含量升高,土壤的残余含水率升高,而饱和含水率降低。黏粒含量对Mckee and Bumb模型参数影响显著,且模型对所有土样拟合均不收敛;Frdlund and Xing模型和Gardner模型是壤土的最优拟合模型,Van-Genuechten模型是粉壤土和粉黏土的最优拟合模型。综合拟合精度和参数物理意义来看,Van-Genuechten模型对不同质地的黄土普遍适用,是描述黄土土壤水分特征曲线的最佳模型。

关键词：黄土高原黄土质地土壤水分特征曲线模型拟合

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聚氯乙烯微塑料对土壤水分特征曲线的影响及模拟研究

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农业环境科学学报 2022年第5期41卷 983-989页

作者：王志超倪嘉轩张博文杨文焕李卫平内蒙古科技大学能源与环境学院内蒙古包头014010

为探究不同丰度(土壤干质量的0.5%、1%、2%)及不同粒径(150、550、950μm)微塑料对土壤水分特征曲线的影响,设置10组不同处理,通过压力薄膜仪测定各处理的土壤水分特征曲线,并应用RETC软件结合各曲线模拟值对vanGenuchten模型、Brooks-C... 详细信息

为探究不同丰度(土壤干质量的0.5%、1%、2%)及不同粒径(150、550、950μm)微塑料对土壤水分特征曲线的影响,设置10组不同处理,通过压力薄膜仪测定各处理的土壤水分特征曲线,并应用RETC软件结合各曲线模拟值对vanGenuchten模型、Brooks-Corey模型等常用土壤水分特征曲线模型进行适用性评价。结果表明:相比于微塑料丰度为0.5%的处理,丰度为1.0%和2.0%的微塑料赋存条件下,随着土壤水吸力的增大,对应的土壤含水率减小的程度也增大;微塑料丰度为2.0%时的3组不同粒径处理的土壤含水率下降趋势最为明显,当土壤水吸力达到1500 kPa时,微塑料粒径为950μm的T9处理的含水率减小幅度最大,是未加入微塑料的T0处理的49.71%;微塑料丰度及粒径的增大会提高土壤大孔隙比例,降低土壤中小孔隙比例;适用性评价结果表明,在大粒径微塑料赋存情况下土壤残余含水量(θr)和形状参数(n)随着微塑料丰度的增加而增大,饱和含水率(θs)和进气值倒数(ɑ)随着微塑料丰度的增加而减小。研究发现,随着微塑料丰度及粒径的增大,土壤的持水能力下降,土壤大孔隙比例增加,小孔隙比例减小;vanGenuchten模型比Brooks-Corey模型更适合模拟微塑料赋存下的土壤水分特征曲线,大粒径的微塑料丰度增加可能更容易影响土壤孔隙结构的变化。

关键词：聚氯乙烯微塑料土壤水分特征曲线模型分析

长江上游低山丘陵区土壤水分特征曲线传递函数研究

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灌溉排水学报 2022年第6期41卷 97-104页

作者：孙志祥邓建波吕玉娟崔俊芳唐翔宇中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 中国科学院大学北京100049 四川农业大学水利水电学院四川雅安625000

【目的】土壤水分特征曲线是定量研究土壤水分运动和溶质迁移的重要参数,为估算长江上游低山丘陵区土壤水力学参数提供实用的函数工具。【方法】以长江上游低山丘陵区盐亭万安小流域为研究区,测定3种不同土地利用类型(水田、旱地、林地... 详细信息

【目的】土壤水分特征曲线是定量研究土壤水分运动和溶质迁移的重要参数,为估算长江上游低山丘陵区土壤水力学参数提供实用的函数工具。【方法】以长江上游低山丘陵区盐亭万安小流域为研究区,测定3种不同土地利用类型(水田、旱地、林地)土壤水分特征曲线与土壤基本理化性质,在van Genuchten(1980)模型参数拟合及Pearson相关分析的基础上,运用多元逐步线性回归分析法,分别建立模型参数θ_(r)、θ_(s)、α和n的土壤传递函数,并进行准确度评估与分析。【结果】①研究区不同土地利用方式下土壤持水量的大小顺序为:水田>旱地>林地,但土壤供水能力差异不明显;②采用本研究建立的传递函数所得的土壤水分特征曲线估算与实测值对3种不同土地利用类型土壤的决定系数(R^(2))均高于0.97,旱地的估算效果最佳;③与4种常用传递函数(Vereecken(1989)、Wösten(1999)、Weynants(2009)和Schaap(2001))相比,采用本研究构建的土壤传递函数的估算准确度最高。【结论】本文构建的土壤传递函数可用作该地区土壤水分特征曲线模型参数估算的实用工具。

关键词：土壤水分特征曲线 van Genuchten模型土壤传递函数

基于蒸发法和联合测定仪测定土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数的试验研究

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地质科技通报 2023年第4期42卷 210-217页

作者：向峥宇潘欢迎邓斌刘延锋中国地质大学(武汉)环境学院武汉430078

为确定以蒸发法为基础设计的土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数联合测定仪的可靠性和适用范围,选取粉黏壤土、壤土和壤砂土3种土样进行试验研究。在自然蒸发作用下,利用联合测定仪获得蒸发通量、含水量和土柱表面下方5,10 cm处的基质吸... 详细信息

为确定以蒸发法为基础设计的土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数联合测定仪的可靠性和适用范围,选取粉黏壤土、壤土和壤砂土3种土样进行试验研究。在自然蒸发作用下,利用联合测定仪获得蒸发通量、含水量和土柱表面下方5,10 cm处的基质吸力,以线性假设理论为基础处理实测数据,利用HYDRUS-1D软件进行模拟和反演,输入实测基质吸力和通量数据确定土壤水力参数,利用RETC软件对已处理数据进行VG-Mualem模型拟合。结果表明,含水率符合线性假设理论,基质吸力线性变化不是很理想,但除砂土之外的土样可以通过降低蒸发速率和缩短2次测量时间间隔来解决这个问题;试验数据的拟合效果好,与模拟结果的误差较小,试验前期所测非饱和渗透系数与模拟值误差较大,主要跟含水率接近饱和时水力梯度的精度不能得到保证有关,可以忽略这些数据来改进。使用蒸发法和联合测定仪测定土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数具有比较好的可靠性。

关键词：土壤水分特征曲线非饱和渗透系数蒸发法线性假设理论联合测定仪

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初始容重对土壤水分特征曲线的影响

干旱区研究 2022年第4期39卷 1174-1180页

作者：张鹏飞贾小旭赵春雷邵明安西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100190

土壤水分特征曲线是土壤的重要水分运动参数之一,受土壤质地、容重、结构、温度等影响。为探明初始容重对土壤水分特征曲线及相应水分运动参数的影响,选取3种类型土壤,分别设置5个初始容重处理,利用van Genuchten模型拟合获取土壤水分... 详细信息

土壤水分特征曲线是土壤的重要水分运动参数之一,受土壤质地、容重、结构、温度等影响。为探明初始容重对土壤水分特征曲线及相应水分运动参数的影响,选取3种类型土壤,分别设置5个初始容重处理,利用van Genuchten模型拟合获取土壤水分特征曲线及其水分运动参数,分析初始容重对不同类型土壤水分特征曲线及相应水分运动参数的影响。结果表明:(1)近饱和段(S土壤水吸力下3种土壤的水分特征曲线均表现为随着初始容重的增加土壤体积含水量逐渐增加;而在较高的土壤水吸力段(S>100 kPa),黑土的水分特征曲面随着初始容重的增加平缓上升,红壤的水分特征曲面在初始容重由1.3 cm^(3)·cm^(-3)增加到1.4 cm^(3)·cm^(-3)的过程中呈下降趋势,塿土的水分特征曲面在初始容重由1.3 cm^(3)·cm^(-3)增加到1.4 cm^(3)·cm^(-3)时上升的更加陡直。(2)van Genuchten模型对土壤水分特征曲线拟合效果较好(R2>0.99),适用于这3种类型土壤不同初始容重条件下的水分特征曲线的拟合。(3)3种土壤的水分运动参数α、θs与初始容重均表现为显著的负相关关系(P水分运动参数α在不同初始容重间差异显著(P水分运动参数θr与初始容重表现为显著的负相关关系(P土壤水分运动参数n表现为显著的正相关关系(P土壤水分运动参数n呈负相关关系,但关系不显著(P>0.01),且3种土壤不同初始容重处理间水分运动参数n的变化幅度较小,变化幅度维持在0.1左右。研究结果可为不同类型土壤、不同初始容重条件下土壤水分运动参数的获取及水文过程模拟提供参考。

关键词：土壤水分特征曲线离心机初始容重水分运动参数

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土壤水分特征曲线单一参数模型的建立及应用

农业工程学报 2008年第12期24卷 12-15页

作者：宋孝玉李亚娟李怀有沈冰西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710048 黄委会西峰水土保持科学试验站西峰745000

在对甘肃省南小河沟流域不同地貌类型、不同质地土壤样品的土壤水分特征曲线进行试验测定的基础上,建立了南小河沟流域土壤水分特征曲线的单一参数模型,通过实测值对模型进行检验。结果表明:单一参数模型预测的土壤水分特征曲线与实测... 详细信息

在对甘肃省南小河沟流域不同地貌类型、不同质地土壤样品的土壤水分特征曲线进行试验测定的基础上,建立了南小河沟流域土壤水分特征曲线的单一参数模型,通过实测值对模型进行检验。结果表明:单一参数模型预测的土壤水分特征曲线与实测土壤水分特征曲线比较接近,而该模型参数少,结构简单,可进一步推广应用。

关键词：土壤水分特征曲线一参数模型壤质地貌类型

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崩岗土壤水分特征曲线与非饱和渗透系数分析

森林与环境学报 2023年第4期43卷 433-441页

作者：杨茂进张越施梦璐杨雨珂黄炎和福建农林大学资源与环境学院福建福州350002

为探究崩岗土壤宽吸力范围(0~10 MPa)土壤水力学特性,以崩壁红土层、砂土层和碎屑层土壤为研究对象,采用压力膜仪法和滤纸法测定崩壁不同土层土壤的持水能力,用传统Van Genuchten-Mualem模型(传统VG模型)和修正Van Genuchten-Mualem模型... 详细信息

为探究崩岗土壤宽吸力范围(0~10 MPa)土壤水力学特性,以崩壁红土层、砂土层和碎屑层土壤为研究对象,采用压力膜仪法和滤纸法测定崩壁不同土层土壤的持水能力,用传统Van Genuchten-Mualem模型(传统VG模型)和修正Van Genuchten-Mualem模型(修正VG模型)对土壤水分特征曲线进行拟合分析。结果表明:采用压力膜仪法和滤纸法测定的持水曲线存在交点,相交后两种方法的持水曲线趋于重合,联合两种测定方法可以获得宽吸力范围的土壤水分特征曲线。在宽吸力范围内,低吸力阶段(h土壤的持水能力高于红土层和碎屑层土壤,而在高吸力阶段(h≥0.1 MPa),红土层土壤持水能力最高。崩壁各土层土壤水分特征曲线采用传统VG模型和修正VG模型拟合程度均较高,均方根误差均低于0.0215,纳什效率系数值和相关系数分别大于0.9266和0.8991,且修正VG模型更适合描述宽吸力范围崩壁土壤水分特征曲线。红土层、砂土层和碎屑层土壤水分特征曲线的残余值分别为:378 kPa(对应含水率为18.82%)、173 kPa(对应含水率为18.95%)和92 kPa(对应含水率为18.41%)。相对于传统VG模型,采用分段函数的形式(以残余值为拐点)更适合描述宽吸力范围崩岗土壤的非饱和导水率。

关键词：崩岗压力膜法滤纸法土壤水分特征曲线模型评价非饱和导水率