基于不同优化算法的土壤水分特征曲线模型模拟性能分析
2020-12-21石文豪王铁军张永根
水资源与水工程学报 2020年4期
石文豪,李 奇,韩 琼,王铁军,陈 喜,张永根
(1.天津大学 地球系统科学学院表层地球系统科学研究院,天津 300072;2.天津市环渤海关键带科学与可持续发展重点实验室,天津 300072)
1 研究背景
包气带土壤水是陆地水循环的重要组成部分,是地球各圈层之间进行物质运移和能量交换的关键载体,对调节陆地生态系统平衡具有关键作用[1-2]。随着人们对环境问题的关注度日益提高,采用先进的模拟方法对土壤水分运动及溶质运移规律进行模拟研究已经受到越来越多的关注[3-5]。准确模拟土壤水分及溶质运移过程需要精确量化土壤水动力学参数,这些参数包括土壤水分特征曲线和非饱和导水率(渗透系数)曲线[6]。土壤水分特征曲线反映了土壤孔隙中水分质量(土壤含水量)与能量(土壤基质势)之间的函数关系,同时也间接反映出土壤内部的孔隙情况,而非饱和导水率曲线也可通过联合土壤水分特征曲线和导水率模型推导得出[7]。
近几十年来,研究者在确定土壤水分特征曲线方面进行了大量研究,总结起来主要包括两类,一类是测量土壤水分特征曲线上离散的数据点,并利用经验公式拟合实测含水量与土壤基质势之间的关系[8-9];另一类是利用间接的方法如土壤传递函数(soil pedotransfer functions),建立土壤基本理化性质与土壤水分特征曲线模型各参数之间的相关关系,用以解决实际测量土壤水分特征曲线过程中可能存在的采样难度大、成本高、实验周期长等问题[10-11]。……
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