估算土壤水分特征曲线的简化分形法

估算土壤水分特征曲线的简化分形法

一、估计土壤水分特征曲线的简化分形方法(论文文献综述)

杨宝斌[1](2021)在《豫北引黄灌区土壤水分物理特性的空间变异及自相关性分析》文中提出

廖海[2](2021)在《基于孔隙结构的盐渍化土壤水分特征曲线模型》文中提出土壤盐渍化是一个全球化生态环境问题,特别是在干旱和半干旱地区,盐渍化土壤大孔隙结构的变化导致土壤退化,影响作物养分吸收,导致作物减产,影响农业生产力等,而目前关于不同盐渍化程度下土壤水分特征曲线与大孔隙特征的研究较少。本文以内蒙古河套灌区沙壕渠灌域的三处不同盐分梯度(无、轻度和重度盐渍化土壤,以YZ1、YZ2和YZ3表示)试验区土壤为研究对象,测定并分析不同盐渍化程度原状盐渍土壤水分特征曲线,揭示了不同盐渍化程度原状土壤水力特性参数等的差异。利用非破坏性方法X射线断层扫描技术(CT)和Avizo 9.0软件提取孔隙结构参数,并重建和可视化大孔隙网络,阐明了各代表性地块原状盐渍土不同孔隙直径下大孔隙度和大孔隙数量等孔隙结构参数之间的差异;通过运用偏最小二乘(PLS)变量重要性投影值(VIP)方法,筛选对大孔隙度和大孔隙数量影响的重要因数,探究了不同盐分含量原状盐渍土的孔隙结构参数与盐分含量的关系;最后将分形模型与CT扫描方法结合,建立了孔隙尺度的预测土壤水分特征曲线分形模型。主要研究成果如下:(1)整体上VG模型对于YZ1、YZ2和YZ3地块0-60cm土层土壤土水曲线拟合较好,但YZ2地块拟合精度小于YZ1和YZ3地块。YZ2土壤20cm处当量孔径分布与YZ1土壤相近,但40cm、60cm深度处极微孔隙和微孔隙占总孔隙的比例相比较YZ1土壤都有所增加;而YZ3土壤0-60cm深度极微孔隙和微孔隙占总孔隙的比例,较YZ1土壤均有所减小。YZ2土壤40、60cm土层的田间持水率较YZ1对应土层有所增大;随土层深度的增加,YZ3土壤田间持水率小于YZ1土壤。(2)对不同盐渍化程度原状土壤大孔隙数量、大孔隙体积、大孔隙面积和大孔隙度进行了定量研究。随土壤深度的增加,YZ1、YZ2土壤大孔隙数量减小,YZ3土壤孔隙数量先增加后减小,整体上YZ1土壤大孔隙数量多于YZ2土壤;随土壤盐渍化程度的增大,土壤大孔隙度随之减小,变化范围为0.523%-3.682%。基于偏最小二乘回归PLS和变量重投影VIP方法对大孔隙度、大孔隙数量与影响因素进行回归和重要性筛选。大孔隙度、大孔隙数量回归模型的R2值分别为0.82和0.71,精度较高。大孔隙度的重要影响因素为电导率、穿透阻力和粉粒含量,其中电导率、穿透阻力VIP值为1.37、1.20;大孔隙数量的重要影响因素为电导率、粉粒含量、砂粒含量,电导率VIP值为1.51。大孔隙度和大孔隙数量仅和电导率显着相关(P<0.01),其相关系数分别为-0.808和-0.852。(3)建立孔隙尺度KZ-BC分形模型预测原状盐渍土壤水分特征曲线。不同盐渍化程度和深度下土壤三维孔隙分形维数取值范围为2.547-2.912;随土壤盐渍化程度的增大,土壤三维孔隙分形维数随之减小。预测原状盐渍土壤水分特征曲线的KZ-BC分形模型R2较大(0.825-0.996);均方根误差RMSE为0.006-0.111,平均绝对误差MAE为0.0016-0.1087,表明模型预测较为准确。

秦文静[3](2020)在《黄土水力运动参数经验模型参数的传递函数研究》文中进行了进一步梳理本文基于241个田间原状黄土土样低吸力阶段(<101KPa)的土壤水分特征曲线试验和非饱和土壤导水率试验、土壤常规理化参数系列试验,系统地研究了原状黄土非饱和导水率和土壤水分特征曲线的主要影响因素;建立了以原状黄土土壤理化参数为自变量的土壤水力运动参数模型参数的土壤传递函数,包括非饱和土壤导水率二参数幂函数、三参数幂函数、二参数指数函数模型参数土壤传递函数和土壤水分特征曲线Brooks-Cory、van-Genuchten、Frelund-Xing模型参数土壤传递函数;在土壤水分特征曲线和非饱和土壤导水率获取的基础上,建立了原状黄土土壤水分扩散率二参数指数函数模型参数的土壤传递函数;探讨了温度对原状黄土非饱和导水率和土壤水分特征曲线的影响等。主要研究结果如下:(1)土壤质地、结构、有机质含量是影响原状黄土非饱和导水率和土壤水分特征曲线的主要因素。相较于全阶段的非饱和导水率和土壤水分特征曲线,低吸力阶段呈现出更大的变异性。通过单因素分析,最终确定了原状黄土土壤非饱和导水率二参数幂函数模型参数、三参数幂函数模型参数、二参数幂函数模型参数与土壤粘粒含量、粉粒含量、容重、有机质含量的单因素函数关系;确定了原状黄土土壤水分特征曲线Brooks-Cory、van-Genuchten、Frelund-Xing模型参数与土壤粘粒含量、粉粒含量、容重、有机质含量的单因素函数关系。(2)采用基于遗传算法的BP神经网络模型和基于粒子群优化算法的支持向量机模型用土壤常规理化参数对原状黄土土壤非饱和导水率二参数幂函数、三参数幂函数和二参数指数函数模型参数进行预报是可行的。两种土壤传递函数对训练样本黄土土壤非饱和导水率模型参数进行预测的平均绝对误差(?)值分别为0.0203、0.0151,平均相对误差(?)值分别为0.0170、0.00937,平均均方根误差(?)值分别为0.476、0.161;对验证样本黄土土壤非饱和导水率模型参数进行预测的平均绝对误差(?)值分别为0.0182、0.0139,平均相对误差(?)值分别为0.0210、0.0161,平均均方根误差(?)值分别为0.517、0.394。在模型比选的基础上,推荐使用二参数指数函数与基于粒子群算法优化的支持向量机土壤传递函数相结合作为原状黄土土壤非饱和导水率的最优预报模型。采用对该方法训练样本黄土土壤非饱和导水率值进行预测,预测值与实测值间的平均绝对误差(?)、平均相对误差(?)、平均均方根误差(?)值分别为0.0413、0.0381、0.394,对训练样本具有较强的训练能力;对验证样本黄土土壤非饱和导水率值进行预测,预测值与实测值间的平均绝对误差(?)、平均相对误差(?)、平均均方根误差(?)值分别为0.0425、0.0400、0.429,对验证样本具有较强的泛化能力。(3)采用非线性模型、基于遗传算法的BP神经网络模型和基于粒子群优化算法的支持向量机模型用土壤常规理化参数对原状黄土土壤水分特征曲线Brooks-Cory、van-Genuchten、Frelund-Xing模型参数进行预报是可行的。采用三种土壤传递函数对训练样本黄土土壤水分特征曲线模型参数进行预测,预测值与实测值间的平均绝对误差(?)值分别为0.118、0.0111、0.000525,平均相对误差(?)值分别为0.0965、0.0401、0.0249,平均均方根误差(?)值分别为1.436、0.0558、0.0619;对验证样本预测黄土土壤水分特征曲线模型参数平均绝对误差(?)值分别为0.0902、0.0147、0.00691,平均相对误差(?)值分别为0.0809、0.0343、0.00325,平均均方根误差(?)值分别为0.781、0.0417、0.0146。在模型比选的基础上,推荐使用Frelund-Xing模型和基于粒子群优化算法的支持向量机土壤传递函数相结合作为原状黄土土壤水分特征曲线的最优预报模型。采用该方法对训练样本黄土土壤水分特征曲线进行预测所得平均绝对误差(?)、平均相对误差(?)、平均均方根误差(?)值分别为0.0001、0.0091、0.0357,对训练样本具有较强的训练能力;对验证样本黄土土壤土壤水分特征曲线进行预测所得平均绝对误差(?)、平均相对误差(?)、平均均方根误差(?)值分别为0.001、0.0035、0.0059,对验证样本具有较强的泛化能力。(4)采用基于遗传算法的BP神经网络模型和基于粒子群优化算法的支持向量机模型用土壤常规理化参数对原状黄土土壤扩散率指数函数模型参数进行预报是可行的。采用两种土壤传递函数对训练样本预测所得原状黄土土壤扩散率二参数指数函数平均绝对误差(?)值分别为0.0751、0.0415、平均相对误差(?)值分别为0.0614、0.0409、平均均方根误差(?)值分别为3.094、2.016;对验证样本预测黄土土壤扩散率模型参数平均绝对误差(?)值分别为0.0233、0.0317,平均相对误差(?)值分别为0.0642、0.0573,平均均方根误差(?)值分别为1.442、0.0511。推荐使用基于粒子群优化算法的支持向量机土壤传递函数作为原状黄土土壤扩散率的最优预报模型。(5)温度对原状黄土非饱和导水率和土壤水分特征曲线有显着影响。随着温度的升高,同一吸力条件下,温度越高,土壤非饱和导水率越大,土壤的含水率越小;同一含水率条件下,温度越高,土壤吸力越小。通过单因素分析,最终确定了温度与黄土土壤非饱和导水率二参数幂函数、三参数幂函数和二参数指数函数模型参数的单因素函数关系;确定了温度与黄土土壤水分特征曲线Brooks-Cory、van-Genuchten、Frelund-Xing模型参数的单因素函数关系。在模型比选的基础上,推荐使用二参数指数函数作为不同温度条件下黄土土壤非饱和导水率的最优拟合模型,推荐使用Frelund-Xing模型作为不同温度条件下黄土土壤水分特征曲线的最优拟合模型。

钟韵[4](2020)在《浑水畦灌与膜孔灌的减渗机理及其影响因素研究》文中提出本文在查阅国内外相关文献资料的基础上,结合国家自然科学基金项目,针对我国北方大田作物畦灌、膜孔灌和黄河流域浑水泥沙(浑水含沙率和泥沙颗粒级配组成)等特点,采用试验与理论分析相结合的技术路线,主要研究了浑水畦灌和膜孔灌的入渗致密层(落淤层和滞留层)形成特性及其影响因素,揭示了浑水入渗的减渗特性,阐明了浑水灌溉的减渗机理。主要研究成果如下:(1)通过浑水一维垂直入渗和致密层形成的特性研究,揭示了浑水泥沙颗粒级配组成、浑水含沙率、土壤容重和土壤初始含水率等因素对畦灌入渗致密层形成与发展的影响规律,建立了不同影响因素的浑水一维垂直入渗的累积入渗量、湿润锋运移距离和落淤层厚度的模型。对于致密层土壤颗粒组成,在入渗土层深度为0~1 cm 土壤颗粒组成与原土差异较大,土壤细颗粒含量较原土的多,而在2~3 cm 土层差异不明显,因此从土壤表面到2 cm深度范围为浑水一维垂直入渗滞留层;随着浑水含沙率和物理性黏粒含量的增大,泥沙滞留现象越明显,使落淤层细颗粒相对含量越少,滞留层细颗粒相对含量越多,特别是在入渗土壤深度为0~1cm处尤为显着,而随着土壤初始含水率和土壤容重的增大则呈相反的规律。落淤层厚度随入渗历时的增大而增大,两者符合幂函数正相关关系,入渗初期(0-20 min)的落淤层厚度较小,入渗中期(20-130 min)的落淤层厚度增加较快,而其厚度增加速率逐渐变小,入渗后期(130-210 min)的落淤层厚度稳定增加。(2)研究了多因素对浑水一维垂直入渗特性及致密层形成特性的影响规律,提出了影响浑水—维垂直入渗的主要因素,分别建立了单位面积累积入渗量、湿润锋运移距离和落淤层厚度与各影响因素之间的经验模型;浑水含沙率、泥沙颗粒级配组成和土壤容重对单位面积累积入渗量影响极显着,土壤初始含水率对其影响显着,且四个因素与其均呈负相关关系,影响程度大小依次为浑水含沙率、泥沙颗粒级配组成、土壤容重、土壤初始含水率;湿润锋受土壤容重的影响敏感度较大,泥沙颗粒级配组成和浑水含沙率次之,而受土壤初始含水率的影响敏感度最小,其中湿润锋运移距离与土壤初始含水率为正相关关系,与浑水含沙率、泥沙颗粒级配组成、土壤容重为负相关关系;各因素对落淤层厚度的影响程度大小依次为浑水含沙率、泥沙颗粒级配组成、土壤容重和土壤初始含水率,其中落淤层厚度与浑水含沙率、物理性黏粒含量和土壤容重呈正相关关系,与土壤初始含水率呈负相关关系。(3)通过浑水膜孔灌自由入渗和致密层形成特性研究,揭示了浑水膜孔灌入渗能力、湿润锋运移距离、湿润体含水率、致密层土壤颗粒组成及落淤层厚度等的变化规律,表明湿润体半径方向的土壤含水率分布服从椭圆曲线分布,建立了包含水平和垂直方向的湿润锋运移距离与累积入渗量之间的计算模型,并且考虑作物根系分布范围以及作物根系对土壤含水率的需求,建立了作物的需水量计算模型,经验证模型计算精度较高。滞留层土壤细颗粒含量较原土壤的多,随着入渗土层深度的增大,土壤颗粒组成与原土壤差异逐渐减少,在入渗深度为5~6 cm处差异较小,因此从土壤表面到6 cm入渗土层深度为浑水膜孔灌入渗滞留层;泥沙细颗粒滞留量在滞留层呈渐变分布规律,即随着滞留层深度越大,滞留量越小,可用对数函数拟合浑水膜孔灌累积滞留量与滞留层深度之间的关系。落淤层厚度随入渗历时的增大而增大,其入渗初期的历时比浑水一维垂直入渗的短10 min左右,落淤层土壤细颗粒相对含量较浑水泥沙的少,与浑水一维垂直入渗相比,浑水膜孔灌的落淤层土壤质地较粗。(4)研究了尿素、硫酸钾和水溶性复合肥对浑水膜孔灌入渗特性及致密层形成特性的影响,揭示了肥料类型和肥液浓度对浑水黏滞性的影响规律,分别建立了3种肥料类型的肥液浓度与单位膜孔面积累积入渗量、湿润锋运移距离和落淤层厚度之间的关系。研究表明施加尿素对浑水入渗起增渗作用,而施加硫酸钾和水溶性复合肥对浑水入渗起阻渗作用,其中施加硫酸钾的阻渗作用较强;施加尿素减少了落淤层厚度,增加了滞留层深度,减慢了泥沙致密层的形成速度,而施加硫酸钾和水溶性复合肥则呈与之相反的规律;随着尿素肥液浓度的增加,泥沙细颗粒越容易伴随着入渗水洗入到土壤中,使落淤层细颗粒相对含量越少,相应的滞留层细颗粒相对含量增多,而随着硫酸钾和水溶性复合肥浓度的增加,其致密层土壤颗粒组成则呈与尿素相反的规律。(5)研究了浑水特性对膜孔灌土壤孔隙、结构及土壤持水性能等的影响,揭示了浑水特性对落淤层土壤颗粒级配、厚度及滞留层土壤物理特性的影响规律,研究表明滞留层土壤总孔隙度、饱和导水率和扩散率均低于原土壤,而土壤饱和含水率、土壤容重和土壤持水容量均高于原土壤。滞留层土壤毛管孔隙含量随着浑水物理性黏粒含量增加均有所增加,而通气孔隙和无效孔隙含量均减少,浑水含沙率越大,滞留层土壤毛管孔隙含量增幅越大,而通气孔隙和无效孔隙含量减幅越大。随着浑水物理性黏粒含量的增加,滞留层吸湿水、薄膜水与重力水所占比例均略微下降,毛管水比例显着提高,浑水含沙率越大,滞留层土壤毛管水比例增幅越大,而相应的吸湿水、薄膜水与重力水所占比例减幅越大;滞留层土壤难有效水和易有效水比例均明显提高,而无效水和多余水所占比例均有所降低,随着浑水含沙率和物理性黏粒含量增加,土壤难有效水和易有效水比例增幅越明显。随着滞留层土壤深度的增加,滞留层土壤水分类型与原土壤差异逐渐减少,直至与原土壤一致。

曹涛鸿[5](2020)在《压砂地土壤水动力学参数特征及其空间变异规律研究》文中研究指明土壤水分特征曲线和土壤导水率作为重要的土壤水动力学参数,表征了土壤水分入渗性能及溶质运移速度,是土壤水动力学、水文水资源、生态水文学等交叉学科的基础。鉴于此,本研究以西北旱区景泰县的压砂地为研究对象,通过大田采样和室内设计试验,研究了不同种植年限压砂地对土壤水动力学参数的影响,在此基础上借助经典统计学和地统计学方法对压砂地土壤水分特征曲线的空间变异规律进行了分析,并利用回归模型与分形理论对土壤水分特征曲线进行了预测。主要内容如下:(1)为探明不同种植年限压砂地对土壤水动力学参数的影响,利用室内试验研究了不同种植年限压砂地土壤水分特征曲线和土壤非饱和导水率曲线的变化规律。结果表明:不同种植年限的土壤含水率均表现出随吸力增加而减小的趋势。压砂地土壤非饱和导水率变化趋势比裸地要快,其中新砂地的变化趋势最快。在0-20 cm和20-40 cm土层,当土壤非饱和导水率相同时,含水率均表现为新砂地>中砂地>老砂地>裸地。该结果可为压砂地土壤持水性的定量讨论提供重要的理论指导。(2)应用RETC软件,分别采用van Genuchten(VG)模型和Brooks-Corey(BC)模型对不同种植年限压砂地土壤水分特征曲线进行拟合,并确定压砂地土壤水分特征曲线模型的适宜性。结果表明:VG模型和BC模型均可以拟合不同种植年限压砂地土壤水分特征曲线,决定系数都大于0.98,且相对误差小,拟合精度高。与BC模型相比,VG模型具有更高的精度,说明VG模型比BC模型更适合不同种植年限压砂地土壤水分特征曲线的拟合。该结果为压砂地土壤水分运移规律分析和计算提供必要的依据。(3)基于经典统计学、地统计学、克里格(Kriging)插值等方法研究了不同种植年限压砂地土壤水分特征曲线的空间变异规律。结果表明:不同种植年限压砂地土壤θs和n为弱变异,α为中等变异,且参数θs、α、n均有强烈的自相关性。θs在空间上是分散分布的,且在新砂地、中砂地及老砂地的高值区比裸地大得多。不同种植年限土壤参数θs、α、n均表现出“凹凸不平”的分布情况,新砂地各参数“凹凸”程度最不明显,而老砂地和裸地有明显的“凹凸”趋势。该结果有助于进一步了解干旱地区压砂地土壤水分特征曲线的空间变异模式。(4)以种植年限少于10年的新压砂地土壤为例,运用分形理论研究土壤粒径分布与土壤水分特征曲线分形学特征的关系,并利用回归模型对土壤水分特征曲线进行预测。结果表明:压砂地土壤粒径分形维数、土壤水分特征曲线分形维数均与土壤粒径分布有密切的相关性。不同土层粒径分形维数和土壤水分特征曲线分形维数之间的相关性在0.01水平上显着,且决定系数高于0.983,表明土壤粒径分形维数可用来准确预测土壤水分特征曲线分形维数。该结果可为压砂地土壤水分特征曲线的确定提供简便方法。

张丽娜[6](2020)在《基于CT扫描技术的矿区不同容重土壤水力特性的预测研究》文中认为矿区大规模的重型机械压实造成了严重的土壤退化,压实导致土壤内部孔隙排列重组,限制土壤水和养分的运移,容易造成水土流失、生态恶化等严重后果,对矿区的土地复垦工作带来很大难度。探讨水力特性在不同容重下的变化特征,对矿区复垦土壤恢复和保持土壤水文平衡具有重要意义。目前,矿区压实土壤的水力特性研究总体上不够深入,缺乏理论基础。本研究中,土壤样品采自中国平朔矿区安太堡露天煤矿排土场,在实验室制备了不同容重(1.3、1.4、1.5、1.6、1.7和1.8 g·cm-3)。部分样品在实验室采用离心法和压力水头法分别测定土壤水分特征曲线与饱和导水率;另一部分样品通过CT扫描和土壤结构三维重建,得到了不同容重状态下的土壤大孔隙结构特征,并结合物理经验Arya-Paris模型、分形模型分别预测土壤水分特征曲线与土壤饱和导水率,探讨模型预测的可行性。据此分析矿区压实作用对土壤水力特性的影响,对比分析模型预测值和实验室的测量值。研究发现,CT扫描土壤样品通过三维重建的土壤孔隙可以直观地观察土壤大孔隙的内部结构特征,压实作用导致土壤大孔隙数量和大孔隙度减小,降低了大孔隙间的连通性,说明土壤大孔隙对压实作用的响应更加敏感。通过对矿区土壤水力特性预测结果分析,表明土壤水分特性曲线与饱和导水率的变化趋势与实验室实测结果一致,均随容重的增加而减小,预测精度均随容重的增加有所降低,但整体上取得了较好的预测效果(R2>0.84)。因此,基于CT扫描技术预测矿区不同容重土壤的水力特性是可行的,并可用于实际问题的研究。该研究有效揭示了土壤压实对土壤水力特性的影响机理,可为矿区土地复垦、植被恢复、生态建设管理工作提供一定的理论依据和技术支撑。

王艳艳[7](2020)在《子牙河流域土壤结构分形与其水力性质关系研究》文中研究表明本文以国家自然科学基金-“土壤结构分形与水动力特征关系研究”(41302186)为依托展开研究,选取子牙河流域的六个典型地区,利用激光粒度分析仪测定了各典型区不同深度土壤粒径的分形维数及粒度范围,并通过室内室外联合监测与测定方法,获取了相应点位的基质吸力和含水率,从而获取研究区的土壤水分特征曲线。根据土壤分形维数和水力性质的实测值,建立二者相关关系,通过误差分析和模型验证选取了最优土壤水分特征曲线模型。在此基础上,采用地统计法刻画流域内土壤结构及其水力性质(水分特征曲线)分形特征的空间变异,并分析产生变异的发生机制,为农田土壤水分运移和流域浅层地下水补给研究提供科学依据。论文的主要成果有:(1)沿流域布点选定六个地区,进行156组土壤粒径分形维数的测定以及粒度范围的分析,讨论土壤的分形特征,探讨分形维数与土壤质地的关系。研究表明土壤分形维数与土壤质地密切相关,土壤分形维数与砂粒含量、粉粒含量和粘粒含量存在相关关系。且分形维数可用于描述土壤质地的均一程度,土壤分形维数越大,土壤粘粒含量越高;分形维数越小,土壤粘粒含量越低。(2)以栾城地区为典型区,采用中子仪和负压计等仪器进行原位试验获取土壤基质吸力及含水率,分析栾城地区土壤水力性质的变化特征。其他研究区选用Ku-pf试验法确定土壤的基质吸力及含水率,并在流域范围内分析各个研究区土壤水分特征的变化规律,而后通过RETC软件选用四种模型对研究区土样的土壤水分特征曲线进行拟合验证,确定合适的模型。研究表明,除滨海新区采用的是DP模型,其余地区均采用VG模型建立土壤水分特征曲线模型。土壤的质地及孔隙大小决定土壤的持水能力,并影响着土水特征曲线的形态。滨海新区曲线变化趋势表现为:在低吸力阶段,含水率急剧下降;而在中高吸力段,随着基质吸力的不断增大,土壤含水率变化趋势变缓并逐渐稳定。其余地区的土壤水分特征曲线基本表现为三段:当基质吸力在低吸力段,随着基质吸力增加土壤含水率变化较小。当到达中吸力段,土壤含水率随着土壤基质吸力的升高而急剧下降,基本呈现出曲线斜率越大其失水量越大。而当基质吸力到达高吸力段,土壤含水率随着基质吸力的增加而减小的趋势变缓,含水率变化趋势趋于稳定。(3)分析土壤水分特征曲线的分形模型,选用Menger海绵模型分形模型,研究了土壤颗粒质量的分形维数与土壤水分特征曲线分形模型拟合值的关系,发现典型区点1和点2拟合分形维数与实测土壤粒径分形维数之间的关系分别为D1=0.6595D粒径+0.6188、2D=0.876D粒径+0.2496,相关系数都在0.9以上。(4)在流域内建立土壤水分特征曲线分形模型,研究表明该模型拟合度较高,拟合值与实测值均基本重合,相关系数均在0.9以上,RMSE最大为0.211。且经Pearson和Spearmen相关性分析发现各取样点实测分形维数与模型模拟分形维数之间均呈显着性相关,相对误差小于10%,可应用该模型研究子牙河流域土壤结构分形特征与水力性质之间的关系。(5)对子牙河流域范围内的土壤结构分形特征的空间变异性进行了研究,经典统计学显示,石家庄地区土壤粒径分形维数表现为弱空间变异性,其余地区均表现为中等变异。地统计学显示,半方差拟合函数决定系数范围在0.263~0.927之间,栾城、石家庄和衡水地区的块金系数在25%~75%之间,表现为中等的空间相关性;河间、大城和滨海新区的块金系数较小,接近于0,表现为极强的空间相关性。(6)对子牙河流域同一地区和同一深度条件下土壤水分特征曲线的分形维数进行空间变异分析发现,子牙河流域土壤水力性质的分形特征在同一地区存在较弱的空间相关性,栾城、石家庄、大城及滨海新区表现出弱空间变异性,衡水和河间地区表现出中等的空间变异性。各研究区滞后距在0-0.4m内空间变异性尤为明显,随滞后距间逐渐增大下,土壤水力性质分形特征空间变异越来越弱,可能是由于灌溉方式、农作物栽培等外部人为扰动的影响从而引起土壤结构的变异。在同一深度范围内流域上的土壤水力性质的分形特征表现出中等的空间变异性,变异系数在0.25~0.75之间,且存在极强的空间自相关性。变异系数随着深度的增加而逐渐增大,表明随着深度的增加子牙河流域的空间变异性增强,土壤水力性质易受土壤质地变异及随机性因素的影响。

邱野[8](2019)在《北方坡耕地不同耕作模式产流产沙及土壤水分分布研究》文中认为我国北方坡耕地分布较广,北方降雨月份较为集中且降雨量大,加之人为扰动破坏和不科学的耕作方式等综合影响,致使坡耕地土壤结构遭到不同程度的破坏,导致坡面水土流失现象频发,土壤水分分布格局紊乱,对农作物的生长和坡耕地水土流失的防治等极为不利。因此,研究不同耕作模式坡面的保水保土效果,及土壤水分的空间分布规律,对水土资源的保护和有效利用有着重要意义。本论文以北方10°坡耕地大豆田为研究对象,在天然降雨条件下,监测了传统耕作(CT)、免耕(ZT)、免耕秸秆覆盖(NT)和横垄耕作(CR)4种处理坡面的产流产沙量和大豆各生育期内坡面0100cm(步长为10cm)土壤含水量。分析了不同耕作模式坡面的减水、减沙效果及流失土壤颗粒的机械组成特征,总结了不同耕作模式坡面土壤水分的时间稳定性特征和空间分布规律,明确了适合北方坡耕地的最优耕作模式。本论文的主要研究结论如下:(1)不同耕作模式,坡面次降雨产流、产沙量均表现为:CT>CR>ZT>NT;产流量的影响因素表现为:降雨量>植被覆盖度>风速>25cm深土层温度,产沙量的影响因素表现为:径流量>降雨量>植被覆盖度>风速;不同耕作模式对坡面不同粒级土颗粒的保护作用各不相同,其中对粗沙粒、细砂粒、粉粒和黏粒占比保护性最好的分别为NT、ZT、CT和CT,最差的分别为CT、CT、ZT和NT。(2)不同耕作模式流失土壤颗粒分形维数的大小关系表现为:NT>ZT>CR>CT,这间接表明了各耕作模式对坡面土壤结构稳定性的保护效果;流失泥沙颗粒分形维数与粉粒和黏粒的含量呈正比,与粗砂粒和细砂粒的含量成反比,其中黏粒和粗砂粒的含量对其影响较大;用矩法理论、级配曲线不均匀系数CU和曲率系数CC对流失泥沙颗粒机械组成特征进行分析,其结论与分形维数评价相似。(3)不同耕作模式试验小区坡面土壤含水量在垂直方向上040cm深度均表现为:NT>ZT>CR>CT,当土层深度大于40cm时,土壤水分含量的大小关系开始发生波动变化,水平方向上,CT和ZT处理坡位间土壤水分含量的大小关系受大豆生育期内总降雨量的影响较小,分别表现为:下坡位>中坡位>上坡位和下坡位≈中坡位>上坡位,而NT和CR处理坡位间土壤水分含量的大小随着大豆生育期内降雨总量的不同而产生微变。(4)不同耕作模式剖面土壤水分空间分布格局均表现出下湿上干的特点,但各处理相对湿润和干燥土壤区域的空间分布范围和位置各不相同,在所考虑的三个因素中,对土壤水分含量影响作用的大小为:耕作模式>剖面深度>坡位;与CT相比,CR、ZT和NT处理均能显着增加大豆产量和提高水分利用效率,其产量分别平均增加8.77%、15.68%、26.74%,水分利用效率分别平均提高6.32%、11.6%、20.61%;得出“免耕秸秆覆盖(NT)”为最优耕作模式。(5)以最小SDRD值作为评定指标,不同耕作模式坡面土壤水分时间稳定性的差异关系表现为:NT≈ZT>CR≈CT;对于坡耕地而言,土壤水分时间稳定状况不同评价指标的估计值准确效果表现为:SDRD值最小测点校正值>SDRD值最小测点=ITS值最小测点>MABE值最小测点>MED最接近于0的测点;基于Spearman秩相关系数分析各小区土壤水分时间稳定性的大小关系表现为NT>ZT>CT>CR。(6)CT和NT处理在0100cm范围内的各土层中,土壤的极端干湿状况在时间上稳定性更好;而ZT和CR处理,当土壤剖面深度分别大于80cm和90cm时,土壤极端干湿状态的相对位置点会发生变化;在0100cm深度范围内,除ZT外其他耕作模式不同深度土层间,土壤含水量均值代表点的位置均位于坡面中部,而ZT则倾向于坡面的中下部,各小区均值点对各土层土壤水分平均值的估计效果会随着剖面深度的加深而变得更加精准;在不同深度范围内,各处理间土壤水分稳定性各不相同,其土壤水分空间分布格局的相似性总体表现为:NT>ZT>CT>CR。(7)整个试验区土壤含水量在不同深度范围内的变异系数总体上介于6%19%之间,其中上层(050cm)土壤水分属于中等强度变异,而下层(50100cm)土壤水分属于弱强度变异;与随机性因素相比,结构性因素对土壤含水量空间变异的影响程度更大;坡面土壤含水量空间自相关距离的变化范围为12.74866.300m,下层土壤变程平均数大于上层,土壤含水量半方差拟合模型以高斯模型为主。

王艳艳,何雨江[9](2019)在《土壤分形结构对其水力性质的指示作用》文中研究指明研究土壤的水力性质是进行生态水文模拟、农业水分管理和环境监测的关键,然而强烈的空间变异造成土壤的物性特征异常复杂,特别是水力性质测定困难,试验结果随机性强,耗费大量人力物力,却难以准确描述。本文在综合分析了国内外30余种量化土壤水力性质的研究方法的优劣后,系统总结了分形理论在土壤物性特征研究中的应用,剖析了分形理论与土壤水力性质之间的关系,旨在探讨土壤分形结构在水力性质领域的发展前景,以及在测定水力特性参数时所具备的优势。结果表明:(1)采用分形方法定量研究土壤结构具备可行性;(2)分形结构方法能够指示水力性质,并能为快速准确刻画不同尺度下的土壤水分分布特征提供科学依据;(3)利用已知土壤水力性质建立分形模型可以有效反演土壤结构。

陈思[10](2019)在《基于光学和SAR数据的土壤表面粗糙度反演研究》文中指出土壤表面粗糙度影响入射电磁波的反射和散射特性,控制裸土表面的能量平衡,在气象、水文、农业、地质和行星科学中有着至关重要的作用。目前,土壤表面粗糙度参数的准确获取仍然是定量遥感研究中的难点之一。论文在科技部基础性工作专项“测绘地物波谱本底数据库建设”、国家自然科学基金项目“被动微波遥感土壤水分反演精度与空间异质特征的相关研究”的资助下,依托中国科学院长春净月潭遥感实验站开展研究工作。基于自然农田裸土表面的光谱反射率观测实验、二向性反射特性观测实验,以及星地同步实验,进行土壤表面粗糙度反演研究。主要研究成果如下:(1)开展了大量的光谱测量实验和农田土壤表面粗糙度测量实验,分析了农田土壤表面反射率光谱随着土壤类型、土壤表面结构等因素变化的规律;形成了一套行之有效的农田土壤表面粗糙度测量和计算方法,开发了“农田土壤表面粗糙度计算系统”软件。(2)采用大量的理论模拟对随机粗糙农田表面结构进行了再现,采用“有效粗糙度因子Zg”作为通用参数,统一了雷达后向散射模型和光学二向性反射模型中的粗糙度输入参数。建立了不同表面分布函数(高斯、指数、分形)下,组合粗糙度参数Zg与平均坡度?之间的换算表达式,实现了光学遥感和雷达遥感的有效融合。(3)将土壤表面均方根高度(RMSH)和含水量(SM)作为两个独立变量,基于农田裸土表面实测的反射率光谱数据,定量分析了反射率对土壤表面粗糙度和土壤含水量的响应关系。进而通过回归分析的方法,建立了基于多波段反射率的土壤表面均方根高度和土壤含水量估计模型,并采用地面实测光谱数据对估计精度进行验证,结果显示,RMSH和SM估计值与地面实测值间的均方根误差值分别为0.69 cm和2.6%。(4)通过比尔定律和Hapke阴影函数将土壤含水量(SM)参数和土壤表面粗糙度参数(平均坡度角?)分别引入Hapke二向性反射模型中,基于二向性反射特性观测实验数据和粒子群优化算法对Hapke扩展模型参数进行优化。根据模型参数的物理意义和全局敏感性分析的结果,实现了对Hapke扩展模型的降维,将模型简化为关于?和SM的表达式。采用多波段反射率信息建立反演约束方程组,在干土反射率0r已知的情况下,进行土壤表面粗糙度和土壤含水量的反演,并应用星地同步实验数据对反演精度进行验证,?和SM反演值与地面实测值间的均方根误差值分别为3.77°和4.42%。(5)通过对比选择IEM模型和Oh经验模型,对不同RMSH、Cl、SM和入射角条件下的土壤表面散射特性进行大量模拟。基于该模拟数据库,建立C波段VH和VV极化下,后向散射系数随有效粗糙度因子Zg和SM变化的关系表达式,并量化雷达入射角对拟合系数的影响。(6)通过采用卫星影像中提取的特征波段反射率数据和不同极化下雷达后向散射系数数据,结合光学二向性反射模型和雷达后向散射系数拟合模型,构建联合光学与SAR的土壤表面粗糙度协同反演方法,实现土壤表面粗糙度Zg、土壤含水量参数SM,以及干土反射率0r的同时反演,降低了土壤表面粗糙度反演对地面实测数据的依赖性。本研究为光学和雷达遥感的融合研究提供新的思路,服务于遥感定量化地表参数反演研究。

二、估计土壤水分特征曲线的简化分形方法(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、估计土壤水分特征曲线的简化分形方法(论文提纲范文)

(2)基于孔隙结构的盐渍化土壤水分特征曲线模型(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 .国内外研究进展
        1.2.1 土壤水分特征曲线及模拟
        1.2.2 土壤孔隙结构获取方法研究
        1.2.3 土壤孔隙的三维重建
        1.2.4 基于土壤孔隙预测土壤水分特征曲线
    1.3 现有研究中存在的问题
    1.4 研究内容和技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第二章 材料与方法
    2.1 试验区概况
    2.2 试验设计
    2.3 土壤样品采集与处理
    2.4 研究方法
第三章 不同盐渍化程度原状盐渍土土壤水分特征曲线
    3.1 数据获取与方法
        3.1.1 土壤水分特征曲线的测定
        3.1.2 当量孔径的测定方法
        3.1.3 数据分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 原状盐渍土土壤水分特征曲线及其参数
        3.2.2 不同盐渍化程度原状盐渍土当量孔径分布
        3.2.3 不同盐渍化程度原状盐渍土土壤水分常数
    3.3 讨论
    3.4 小结
第四章 基于CT图像的原状盐渍土大孔隙特征分析
    4.1 数据获取与方法
        4.1.1 CT扫描
        4.1.2 大孔隙基本形状参数获取
        4.1.3 数据分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 .土壤大孔隙三维可视化
        4.2.2 大孔隙数量、面积和体积
        4.2.3 不同因素与土壤大孔隙度和大孔隙数量的关系
    4.3 讨论
    4.4 小结
第五章 基于CT图像和大孔隙分形维数预测盐渍土壤水分特征曲线
    5.1 预测模型建立
        5.1.1 土壤孔隙分形维数
        5.1.2 土壤水分特征曲线的分形模型
    5.2 结果与分析
        5.2.1 原状盐渍土孔隙分形维数
        5.2.2 原状盐渍土土壤水分特征曲线预测
        5.2.3 KZ-BC分形模型评价
    5.3 讨论
    5.4 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 不足与展望
参考文献
致谢
个人简历

(3)黄土水力运动参数经验模型参数的传递函数研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 选题来源和研究意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 土壤水动力学研究进展
        1.2.2 土壤水力运动参数获取方法研究进展
        1.2.3 原状土壤水力运动参数影响因素研究进展
        1.2.4 土壤传递函数研究进展
        1.2.5 非饱和土壤水力运动参数传递函数需完善和解决的问题
    1.3 研究的主要内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 原状土壤水力运动参数试验与样本库创建
    2.1 原状黄土取样点布设
    2.2 试验条件
        2.2.1 供试材料
        2.2.2 试验仪器与设备
    2.3 试验方案和试验方法
        2.3.1 试验方案
        2.3.2 试验方法
    2.4 土壤水力运动参数模型参数样本数据集的建立
        2.4.1 非饱和导水率经验模型参数土壤传递函数样本数据集的建立
        2.4.2 土壤水分特征曲线经验模型参数土壤传递函数样本数据集的建立
        2.4.3 土壤扩散率经验模型参数的求解
    2.5 土壤传递函数构建方法
        2.5.1 多元非线性土壤传递函数
        2.5.2 基于遗传算法的BP神经网络土壤传递函数
        2.5.3 基于粒子群优化算法的支持向量机模型
        2.5.4 土壤传递函数判定标准
第三章 黄土土壤非饱和导水率经验模型参数土壤传递函数研究
    3.1 影响黄土土壤非饱和导水率的主导因素分析
        3.1.1 土壤质地对原状黄土土壤非饱和导水率的影响
        3.1.2 土壤结构对原状黄土土壤非饱和导水率的影响
        3.1.3 土壤有机质含量对原状黄土土壤非饱和导水率的影响
    3.2 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数土壤传递函数自变量的确定
    3.3 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数GA-BP土壤传递函数
        3.3.1 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数GA-BP土壤传递函数模型构建
        3.3.2 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数GA-BP土壤传递函数模型验证
    3.4 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数 PSO-SVM土壤传递函数
        3.4.1 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数PSO-SVM土壤传递函数模型构建
        3.4.2 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数PSO-SVM土壤传递函数模型验证
    3.5 黄土土壤非饱和导水率模型参数土壤传递函数比选
        3.5.1 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数土壤传递函数误差比较
        3.5.2 黄土土壤非饱和导水率预测模型参数土壤传递函数综合误差比较
    3.6 本章小结
第四章 黄土土壤水分特征曲线经验模型参数土壤传递函数研究
    4.1 影响黄土土壤水分特征曲线的主导因素分析
        4.1.1 土壤质地对原状黄土土壤水分特征曲线的影响
        4.1.2 土壤结构对原状黄土土壤水分特征曲线的影响
        4.1.3 土壤有机质含量对原状黄土土壤水分特征曲线的影响
    4.2 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数土壤传递函数自变量的确定
    4.3 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数NRAM土壤传递函数
        4.3.1 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数NRAM土壤传递函数模型构建
        4.3.2 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数NRAM土壤传递函数模型验证
    4.4 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数GA-BP土壤传递函数
        4.4.1 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数GA-BP土壤传递函数模型构建
        4.4.2 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数GA-BP土壤传递函数模型验证
    4.5 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数 PSO-SVM土壤传递函数
        4.5.1 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数PSO-SVM土壤传递函数模型构建
        4.5.2 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数PSO-SVM土壤传递函数模型验证
    4.6 黄土土壤水分特征曲线模型参数土壤传递函数比选
        4.6.1 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数土壤传递函数误差比较
        4.6.2 黄土土壤水分特征曲线预测模型参数土壤传递函数综合误差比较
    4.7 本章小结
第五章 黄土土壤扩散率经验模型参数土壤传递函数
    5.1 黄土土壤扩散率预测模型参数土壤传递函数自变量的确定
    5.2 土壤扩散率预测模型参数GA-BP土壤传递函数
    5.3 土壤扩散率预测模型参数 PSO-SVM土壤传递函数
    5.4 黄土土壤扩散率预测模型参数土壤传递函数比选
    5.5 本章小结
第六章 温度对黄土土壤水力运动参数影响
    6.1 温度对原状黄土土壤非饱和导水率及预测模型参数的影响
        6.1.1 温度对黄土土壤非饱和导水率和预测模型参数的影响分析及其数量关系的确定
        6.1.2 不同温度条件下黄土土壤非饱和导水率模型比选
    6.2 温度对原状黄土土壤水分特征曲线及预测模型参数的影响
        6.2.1 温度对黄土土壤水分特征曲线和预测模型参数的影响分析及其数量关系的确定
        6.2.2 不同温度条件下黄土土壤水分特征曲线模型比选
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 研究结论
    7.2 创新点
    7.3 研究展望
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

(4)浑水畦灌与膜孔灌的减渗机理及其影响因素研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 地面灌溉田面致密层研究进展
        1.2.2 浑水灌溉理论与技术研究进展
        1.2.3 层状土入渗机制研究进展
        1.2.4 膜孔灌理论与技术研究进展
        1.2.5 肥料类型对浑水黏滞性的影响
    1.3 存在问题
    1.4 主要研究内容和技术路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 技术路线
2 试验方法与参数测定
    2.1 试验土壤与方法
        2.1.1 试验土壤
        2.1.2 试验浑水泥沙
        2.1.3 试验设备
        2.1.4 试验主要观测内容
    2.2 测定及计算项目
        2.2.1 土壤水分特征曲线测定
        2.2.2 土壤当量孔径
        2.2.3 土壤孔隙分类
        2.2.4 土壤水分饱和扩散率
        2.2.5 土壤颗粒组成分形特征
    2.3 数据处理与分析
3 浑水一维垂直入渗特性及影响因素研究
    3.1 试验方案
        3.1.1 入渗特性试验方案
        3.1.2 单因素分析试验方案
        3.1.3 多因素分析试验方案
    3.2 浑水一维垂直入渗特性研究
        3.2.1 入渗量变化规律
        3.2.2 湿润锋运移变化规律
    3.3 浑水含沙率对一维垂直入渗特性的影响
        3.3.1 浑水含沙率对一维垂直入渗能力的影响
        3.3.2 浑水含沙率对一维垂直入渗湿润锋运移的影响
    3.4 浑水泥沙颗粒级配组成对一维垂直入渗特性的影响
        3.4.1 浑水泥沙颗粒级配组成对一维垂直入渗能力的影响
        3.4.2 浑水泥沙颗粒级配组成对一维垂直入渗湿润锋运移的影响
    3.5 土壤初始含水率对浑水一维垂直入渗特性的影响
        3.5.1 土壤初始含水率对浑水一维垂直入渗能力的影响
        3.5.2 土壤初始含水率对浑水一维垂直入渗湿润锋运移的影响
    3.6 土壤容重对浑水一维垂直入渗特性的影响
        3.6.1 土壤容重对浑水一维垂直入渗能力的影响
        3.6.2 土壤容重对浑水一维垂直入渗湿润锋运移的影响
    3.7 多因素影响的浑水一维垂直入渗特性研究
        3.7.1 浑水一维垂直入渗累积入渗量动态变化特性
        3.7.2 浑水一维垂直入渗率动态变化特征
        3.7.3 浑水一维垂直入渗湿润锋动态变化特征
    3.8 本章小结
4 浑水一维垂直入渗致密层形成特性及影响因素研究
    4.1 浑水一维垂直入渗致密层形成特性
        4.1.1 浑水一维入渗落淤层厚度变化规律
        4.1.2 浑水一维入渗致密层颗粒组成变化规律
        4.1.3 浑水一维入渗滞留层土壤颗粒的分形特征
        4.1.4 浑水一维入渗滞留层土壤容重变化规律
    4.2 浑水含沙率对一维垂直入渗致密层形成特性的影响
        4.2.1 浑水含沙率对一维垂直入渗落淤层厚度的影响
        4.2.2 浑水含沙率对一维垂直入渗致密层颗粒级配组成的影响
        4.2.3 浑水含沙率对滞留层土壤颗粒分形维数的影响
        4.2.4 浑水含沙率对一维垂直入渗滞留层土壤容重的影响
    4.3 浑水泥沙颗粒级配组成对致密层形成特性的影响
        4.3.1 浑水泥沙颗粒级配组成对落淤层厚度的影响
        4.3.2 浑水泥沙颗粒级配组成对致密层颗粒组成的影响
        4.3.3 浑水泥沙颗粒级配组成对滞留层土壤颗粒分形维数的影响
        4.3.4 浑水泥沙颗粒级配组成对滞留层土壤容重的影响
    4.4 土壤初始含水率对浑水一维垂直入渗致密层形成特性的影响
        4.4.1 土壤初始含水率对浑水一维垂直入渗落淤层厚度的影响
        4.4.2 土壤初始含水率对浑水一维垂直入渗致密层颗粒组成的影响
        4.4.3 土壤初始含水率对滞留层土壤颗粒分形维数的影响
        4.4.4 土壤初始含水率对滞留层土壤容重的影响
    4.5 土壤容重对浑水一维垂直入渗致密层形成特性的影响
        4.5.1 土壤容重对浑水一维垂直入渗落淤层厚度的影响
        4.5.2 土壤容重对浑水一维垂直入渗致密层颗粒组成的影响
        4.5.3 土壤容重对滞留层土壤颗粒分形维数的影响
    4.6 多因素影响的浑水一维垂直入渗落淤层厚度动态变化
    4.7 本章小结
5 浑水膜孔灌入渗特性与致密层形成特性
    5.1 试验方案
    5.2 浑水膜孔灌入渗特性及数学模型
        5.2.1 单位膜孔面积累积入渗量变化特性
        5.2.2 单位膜孔面积侧渗量和垂直入渗量变化规律
        5.2.3 湿润锋运移变化规律
        5.2.4 湿润体内含水率分布特性
        5.2.5 浑水膜孔灌入渗量数学模型
        5.2.6 作物需水量模型
    5.3 浑水膜孔灌入渗致密层形成特性
        5.3.1 落淤层厚度变化规律
        5.3.2 致密层颗粒组成变化规律
        5.3.3 滞留层土壤颗粒的分形特征
        5.3.4 滞留层的滞留量变化特性
        5.3.5 滞留层土壤容重变化规律
    5.4 本章小结
6 肥料类型对浑水膜孔灌自由入渗特性及致密层形成特性的影响
    6.1 试验方案
    6.2 尿素对浑水膜孔灌自由入渗特性及致密层形成特性的影响
        6.2.1 尿素对浑水膜孔灌土壤入渗能力的影响
        6.2.2 尿素对浑水膜孔灌湿润锋运移的影响
        6.2.3 尿素对浑水膜孔灌落淤层厚度的影响
        6.2.4 尿素对浑水膜孔灌致密层颗粒组成的影响
    6.3 硫酸钾对浑水膜孔灌自由入渗特性及致密层形成特性的影响
        6.3.1 硫酸钾对浑水膜孔灌土壤入渗能力的影响
        6.3.2 硫酸钾对浑水膜孔灌湿润锋运移的影响
        6.3.3 硫酸钾对浑水膜孔灌落淤层厚度的影响
        6.3.4 硫酸钾对浑水膜孔灌致密层颗粒组成的影响
    6.4 水溶复合肥对浑水膜孔灌自由入渗特性及致密层形成特性的影响
        6.4.1 水溶复合肥对浑水膜孔灌土壤入渗能力的影响
        6.4.2 水溶复合肥对浑水膜孔灌湿润锋运移的影响
        6.4.3 水溶复合肥对浑水膜孔灌落淤层厚度的影响
        6.4.4 水溶复合肥对浑水膜孔灌致密层颗粒组成的影响
    6.5 本章小结
7 浑水特性对膜孔灌土壤结构及土壤持水性能的影响
    7.1 试验方法与方案
    7.2 浑水特性对膜孔灌土壤结构的影响
        7.2.1 浑水特性对膜孔灌落淤层的影响
        7.2.2 浑水特性对膜孔灌滞留层土壤颗粒组成的影响
    7.3 浑水特性对土壤水分特征曲线的影响
    7.4 浑水特性对土壤物理特性的影响
    7.5 浑水特性对土壤孔隙分布的影响
    7.6 浑水特性对土壤水动力参数的影响
    7.7 浑水特性对土壤颗粒分形维数的影响
    7.8 浑水特性对土壤水分有效性的影响
    7.9 本章小结
8 结论与建议
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 建议
致谢
参考文献
附录
    一、攻读博士学位期间发表论文
    二、参加的科研项目

(5)压砂地土壤水动力学参数特征及其空间变异规律研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究进展
        1.3.1 土壤水分特征曲线空间变异规律国内外研究进展
        1.3.2 土壤饱和导水率空间变异性的国内外研究进展
        1.3.3 土壤粒径分形特征国内外研究进展
    1.4 研究思路
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 研究方法
        1.4.4 技术路线
第2章 研究区概况与研究方法
    2.1 研究区概况
    2.2 采样方案
    2.3 测定项目与试验方法
        2.3.1 土壤颗粒组成的测定
        2.3.2 土壤饱和含水率的测定
        2.3.3 土壤饱和导水率的测定
        2.3.4 土壤水分特征曲线的测定
    2.4 数据分析与方法
        2.4.1 经验模型
        2.4.2 土壤非饱和导水率模型
        2.4.3 经典统计学方法
        2.4.4 地统计学方法
        2.4.5 分形理论
第3章 压砂地对土壤水动力学参数的影响
    3.1 不同种植年限压砂地对土壤持水性能的影响
    3.2 不同种植年限压砂地土壤水分特征曲线的适宜模型
    3.3 不同种植年限压砂地土壤非饱和导水率的对比分析
    3.4 讨论
    3.5 本章小结
第4章 压砂地土壤水分特征曲线的空间变异规律
    4.1 土壤水分特征曲线的描述性统计
    4.2 土壤水分特征曲线VG模型参数的空间变异分析
    4.3 土壤水分特征曲线VG模型参数的趋势面分析
    4.4 土壤水分特征曲线VG模型参数的三维空间分布
    4.5 讨论
    4.6 本章小结
第5章 土壤粒径与土壤水分特征曲线分形学的关系
    5.1 土壤粒径频率分析
    5.2 土壤粒径的分布及其与粒径分形维数的关系
    5.3 土壤粒径分形与水分特征曲线分形的相关性分析
    5.4 土壤水分特征曲线的模拟与预测
    5.5 讨论
    5.6 本章小结
结论与展望
    1.结论
    2.不足与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

(6)基于CT扫描技术的矿区不同容重土壤水力特性的预测研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 压实土壤特性研究
        1.2.2 CT技术获取土壤孔隙的精度
        1.2.3 应用CT技术研究土壤孔隙特性
        1.2.4 应用CT技术研究土壤水力特性
        1.2.5 当前研究中的问题与不足
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第2章 研究区概况与研究方法
    2.1 研究区概况
    2.2 研究方法
        2.2.1 土壤样品制备
        2.2.2 实验室测定
        2.2.3 CT扫描
第3章 土壤水力特性参数预测模型
    3.1 土壤水分特征曲线的预测模型
    3.2 土壤饱和导水率的预测模型
第4章 不同容重土壤孔隙和水力特性分析
    4.1 实验测定的土壤水力特性
        4.1.1 土壤水分特征曲线
        4.1.2 土壤饱和导水率
    4.2 不同容重土壤下大孔隙参数分布特征
    4.3 不同容重土壤下大孔隙结构特征
    4.4 本章小结
第5章 土壤水力特性预测结果及精度分析
    5.1 不同容重土壤水力特性的预测
        5.1.1 土壤水分特征曲线的预测
        5.1.2 土壤饱和导水率的预测
    5.2 土壤水力特性参数预测精度分析
        5.2.1 土壤水分特征曲线预测精度
        5.2.2 土壤饱和导水率预测精度
    5.3 基于三维CT图像技术预测土壤水力特性的可行性分析
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
个人简介

(7)子牙河流域土壤结构分形与其水力性质关系研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 土壤结构分形的国内外研究进展
        1.2.2 土壤水力性质的国内外研究进展
        1.2.3 土壤结构分形与水力性质关系研究进展
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 研究区概况与研究方法
    2.1 研究区概况
    2.2 采样方案
        2.2.1 采样点布设
        2.2.2 采样技术
    2.3 测定项目及试验方法
        2.3.1 土壤结构分形测定
        2.3.2 土壤水力性质测定
    2.4 研究方法
        2.4.1 分形理论
        2.4.2 水分特征曲线模型
    2.5 本章小结
3 土壤粒径分布的分维研究
    3.1 土壤结构分形测定
        3.1.1 土壤结构分形测定原理
        3.1.2 激光粒度分析仪的试验步骤
        3.1.3 激光粒度分析仪的误差分析
    3.2 典型区土壤分形特征研究
        3.2.1 土壤粒径分布与分形维数变化特征
        3.2.2 土壤结构分形维数与颗粒含量的关系
    3.3 子牙河流域土壤粒径及分形特征
        3.3.1 子牙河流域取样点土壤粒度范围变化
        3.3.2 子牙河流域土壤结构分形维数分析
    3.4 本章小结
4 土壤水力性质特征研究
    4.1 土壤水分特征曲线研究
        4.1.1 土壤水分特征曲线基本特性
        4.1.2 土壤水分特征曲线的影响因素
    4.2 模型适用性分析
    4.3 典型区土水特征曲线试验结果与分析
    4.4 子牙河流域土水特征曲线特征研究
        4.4.1 土壤水分特征曲线变化特征
        4.4.2 子牙河流域土壤水分特征曲线的影响因素
    4.5 本章小结
5 土壤分形维数与水力性质关系研究
    5.1 土壤水力特性的分形研究
        5.1.1 土壤水分特征曲线分形模型
        5.1.2 分形模型参数确定
    5.2 典型区土壤水分特征曲线分形模型
        5.2.1 典型区土壤分形特征与水分特征参数
        5.2.2 典型区土壤水分特征曲线分形模型
        5.2.3 模型验证与误差分析
    5.3 流域土壤颗粒分布分形特征与水力特性的关系
    5.4 本章小结
6 子牙河流域土壤结构及其水力性质分形特征的空间变异研究
    6.1 土壤的空间变异性研究
        6.1.1 经典统计学
        6.1.2 半方差函数地统计理论
    6.2 子牙河流域分形特征的空间变异
        6.2.1 土壤结构分形维数的统计特征
        6.2.2 土壤结构分形维数的空间变异特征
    6.3 子牙河流域水力性质空间变异的分形描述
        6.3.1 同一地区土壤水力性质的分形特征的空间变异特征
        6.3.2 同一深度土壤水力性质的分形特征的空间变异特征
    6.4 本章小结
7 结论
攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献

(8)北方坡耕地不同耕作模式产流产沙及土壤水分分布研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
        1.1.1 坡耕地水土流失防治研究意义
        1.1.2 坡耕地土壤水分空间分布研究意义
        1.1.3 研究目的
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 坡面土壤侵蚀及其影响因素
        1.2.2 土壤水分空间分布及其影响因素
        1.2.3 土壤水分时间稳定性
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 材料与方法
    2.1 试验区概况
    2.2 试验设计
    2.3 测定指标及方法
        2.3.1 土壤含水率测定
        2.3.2 气象资料和产流产沙量
        2.3.3 土壤颗粒机械组成、植被覆盖度和地温
        2.3.4 土壤含水率和土壤贮水量
        2.3.5 耗水量及水分利用效率
    2.4 分析方法
        2.4.1 灰色关联分析
        2.4.2 富集率和分形维数
        2.4.3 矩阵法分选系数σ、偏倚系数CS和峰凸系数CE
        2.4.4 不均匀系数CU和曲率系数CC
        2.4.5 Pearson相关系数
        2.4.6 时间稳定性研究方法
        2.4.7 Spearman秩相关系数
        2.4.8 经典统计学和地统计学
        2.4.9 数据处理
第三章 不同耕作模式产流产沙量研究
    3.1 不同耕作模式坡面产流、产沙量分析
    3.2 产流产沙量影响因子分析
    3.3 坡面流失土壤颗粒机械组成及富集率分析
    3.4 坡面流失土壤颗粒分形维数
    3.5 坡面流失土壤颗粒其他评价指标
    3.6 小结
第四章 不同耕作模式土壤水分分布研究
    4.1 不同耕作模式对土壤水分含量垂直方向变化的影响
    4.2 不同耕作模式对土壤水分含量水平方向变化的影响
    4.3 土壤水分剖面、坡面二维分布及其控制因素分析
    4.4 大豆产量、农艺性状和水分利用效率
    4.5 讨论
    4.6 小结
第五章 不同耕作模式土壤水分时间稳定性分析
    5.1 降雨量与土壤含水量动态变化特征
    5.2 不同指标对土壤水分时间稳性评价
    5.3 代表性测点估计效果检验
    5.4 Spearman秩相关系数分析
    5.5 不同剖面深度土壤水分时间稳定性分析
        5.5.1 不同剖面深度观测点土壤水分时间稳定性分析
        5.5.2 不同土层深度土壤水分时间稳定性分析
    5.6 不同深度和测定时间土壤水分二维分布特征
    5.7 不同耕作模式剖面土壤水分垂直分布变异特征
    5.8 小结
第六章 不同耕作模式坡面土壤水分空间变异特征
    6.1 土壤含水量经典统计学分析
    6.2 不同深度土壤含水量空间变异结构特征
    6.3 不同深度土壤含水量空间格局
    6.4 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
        7.1.1 主要研究成果
        7.1.2 本研究的特色与创新之处
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位论文期间发表的文章

(9)土壤分形结构对其水力性质的指示作用(论文提纲范文)

1 量化土壤水力性质
2 利用分形分维刻画土壤结构
    2.1 分形维数的计算
        2.1.1 根据土壤粒径的质量分布表征土壤分形特征
        2.1.2 根据土壤粒径的体积分布表征土壤分形特征
    2.2 分形方法在土壤颗粒分布特征中的应用
        2.2.1 基于土壤颗粒质量的土壤分形特征研究
        2.2.2 基于土壤颗粒体积的土壤分形的特征研究
        2.2.3 基于土壤孔隙度的土壤分形特征研究
3 土壤水力性质的分形研究
    3.1 水分特征曲线的分形研究
    3.2 水力传导度的分形研究
    3.3 水分扩散率的分形研究
4 讨论
5 结论

(10)基于光学和SAR数据的土壤表面粗糙度反演研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 选题背景与依据
        1.1.2 研究目的与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 粗糙度测量方法研究
        1.2.2 基于光学遥感的裸土表面粗糙度反演研究
        1.2.3 基于雷达遥感的裸土表面粗糙度反演研究
    1.3 研究内容和拟解决的关键问题
        1.3.1 研究内容和方法
        1.3.2 论文主要创新点
        1.3.3 论文结构和技术路线
    本章小结
第2章 粗糙土壤表面的反射与散射特性与基础理论
    2.1 土壤表面粗糙度的基本概念
        2.1.1 均方根高度
        2.1.2 表面相关长度
        2.1.3 表面自相关函数和粗糙度谱
        2.1.4 有效粗糙度因子
        2.1.5 平均坡度角
        2.1.6 粗糙表面的判定依据
    2.2 土壤表面二向性反射模型
        2.2.1 二向性反射分布函数
        2.2.2 二向性反射模型
        2.2.3 Hapke模型及扩展模型
    2.3 土壤表面雷达后向散射模型
        2.3.1 裸露地表的微波散射特性
        2.3.2 裸露地表散射模型
    本章小结
第3章 农田表面验证实验与数据分析
    3.1 实验参数测量方法
        3.1.1 表面粗糙度测量
        3.1.2 土壤水分含量的测定
        3.1.3 地面光谱测量
    3.2 农田裸土表面光谱反射率观测实验
        3.2.1 可控观测实验
        3.2.2 参数获取和预处理
    3.3 二向性反射特性观测实验
        3.3.1 实验区概况
        3.3.2 二向性反射率的测量
        3.3.3 观测结果
    3.4 星地同步验证实验
        3.4.1 研究区概况
        3.4.2 地表参数采集
        3.4.3 卫星数据获取和预处理
    本章小结
第4章 基于统计方法的农田裸土表面粗糙度和含水量估计
    4.1 基于地面观测数据的表面粗糙度和含水量估计方法
        4.1.1 特征波段选取
        4.1.2 逐步多元非线性土壤参数估计方法
        4.1.3 SM和 RMSH估计结果精度评价
        4.1.4 估计模型的适用性评价
    4.2 基于卫星数据的表面粗糙度和含水量估计
        4.2.1 基于逐步多元回归方法的SM和 RMSH估计
        4.2.2 影响SM和 RMSH估计精度的因素分析
    本章小结
第5章 农田土壤表面二向性反射模型参数优化
    5.1 Hapke扩展模型及其参数优化
        5.1.1 Hapke扩展模型
        5.1.2 Hapke扩展模型参数优化
    5.2 Hapke模型敏感性分析与模型降维
        5.2.1 Hapke扩展模型参数敏感性分析
        5.2.2 Hapke扩展模型降维
    5.3 Hapke降维模型验证与精度分析
    5.4 基于光学的土壤表面粗糙度和含水量反演
        5.4.1 反演约束方程
        5.4.2 反演结果和精度分析
    本章小结
第6章 土壤表面粗糙度的光学和SAR协同反演算法发展与验证
    6.1 通用于光学与微波模型的有效粗糙度因子构建
        6.1.1 粗糙农田表面的生成算法
        6.1.2 剖面长度对模拟精度的影响分析
        6.1.3 水平分辨率对模拟精度的影响分析
        6.1.4 有效粗糙度参数与等效坡度转换关系研究
    6.2 联合光学反射率与雷达后向散射系数的反演算法研究
        6.2.1 二向性反射模型和雷达后向散射模型的模拟精度验证
        6.2.2 基于模拟数据的联合反演算法发展
    6.3 基于联合反演算法的粗糙度反演结果与精度评价
        6.3.1 土壤参数反演结果
        6.3.2 模型精度评价及影响因素分析
    本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

四、估计土壤水分特征曲线的简化分形方法(论文参考文献)

  • [1]豫北引黄灌区土壤水分物理特性的空间变异及自相关性分析[D]. 杨宝斌. 河北工程大学, 2021
  • [2]基于孔隙结构的盐渍化土壤水分特征曲线模型[D]. 廖海. 西北农林科技大学, 2021
  • [3]黄土水力运动参数经验模型参数的传递函数研究[D]. 秦文静. 太原理工大学, 2020(01)
  • [4]浑水畦灌与膜孔灌的减渗机理及其影响因素研究[D]. 钟韵. 西安理工大学, 2020(01)
  • [5]压砂地土壤水动力学参数特征及其空间变异规律研究[D]. 曹涛鸿. 兰州理工大学, 2020(12)
  • [6]基于CT扫描技术的矿区不同容重土壤水力特性的预测研究[D]. 张丽娜. 中国地质大学(北京), 2020(08)
  • [7]子牙河流域土壤结构分形与其水力性质关系研究[D]. 王艳艳. 华北水利水电大学, 2020(01)
  • [8]北方坡耕地不同耕作模式产流产沙及土壤水分分布研究[D]. 邱野. 沈阳农业大学, 2019(08)
  • [9]土壤分形结构对其水力性质的指示作用[J]. 王艳艳,何雨江. 地学前缘, 2019(06)
  • [10]基于光学和SAR数据的土壤表面粗糙度反演研究[D]. 陈思. 中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所), 2019(01)

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估算土壤水分特征曲线的简化分形法
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