[发明专利]积水入渗条件下二维土壤水分运动参数估计方法

说明书

本发明公开了一种积水入渗条件下二维土壤水分运动参数估计的方法，包括对土壤水分运动参数α、n、K_s的估计，其中α为与进气吸力h_d相关的参数，n为形状参数，K_s为饱和导水率，具体为估计按照如下公式：其中，k是水平湿润锋距离x_f和垂直湿润锋距离z_f的比例系数；其中，N为形状系数；其中，θ_s是饱和含水量，θ_r,是滞留含水量，h_d是进气吸力，n为形状参数，A₃为水平湿润锋距离x_f与时间t拟合表达式的幂函数系数。本发明解决了现有技术中存在的参数估计方法复杂性，以及大量试验耗时且耗费人力、物力的问题。

技术领域

本发明属于农业灌溉技术领域，涉及一种积水入渗条件下二维土壤水分运动参数估计的方法。

背景技术

土壤水分运动参数与土壤水分运动过程紧密相关，对其准确的描述是进行流域水文过程模拟的关键，也可为农田灌溉、生态环境建设等提供重要参考。目前，人们往往采用张力计、离心机、砂芯漏斗等物理实验装置测定出土壤水分特征曲线，对实测数据进行拟合，确定出水分运动参数，或者在土壤水分特征曲线或含水量的基础上建立参数数学模型，采用遗传算法、最小二乘法等数学算法确定水分运动参数，显然，有一定的复杂性，且大量试验耗时、耗费大量人力、物力。

发明内容

本发明的目的是提供一种积水入渗条件下二维土壤水分运动参数估计的方法，解决了现有技术中存在的参数估计方法复杂性，以及大量试验耗时且耗费人力、物力的问题。

本发明所采用的技术方案是，积水入渗条件下二维土壤水分运动参数估计的方法，包括对土壤水分运动参数α、n、K_s的估计，其中α为与进气吸力h_d相关的参数，n为形状参数，K_s为饱和导水率，具体为估计按照如下公式：

其中，k是水平湿润锋距离x_f和垂直湿润锋距离z_f的比例系数；

其中，N为形状系数；

其中，θ_s是饱和含水量，θ_r，是滞留含水量，h_d是进气吸力，n为形状参数，A₃为水平湿润锋距离x_f与时间t拟合表达式的幂函数系数。

k通过给定多组水平湿润锋距离x_f和垂直湿润锋距离z_f进行拟合得到。

形状系数N的表达式为：

其中，θ₀是初始含水量，A₂为对于积水半径固定的二维非饱和土壤水分运动的累积入渗量I和水平湿润锋距离x_f关系表达式中二次项的系数。

对于积水半径固定的二维非饱和土壤水分运动的累积入渗量和水平湿润锋距离x_f关系表达式为：

通过给定多组水平湿润锋距离x_f和二维非饱和土壤水分运动的累积入渗量I进行拟合分别得到二次项的系数A₂和三次项系数A₁。

进气吸力h_d的表达式为：

水平湿润锋距离x_f与时间t拟合表达式为：