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《天津农学院学报》2020,(1)
研究土壤入渗变化规律,有助于分析农田土壤水分运动的机理,同时土壤入渗特性影响着地面灌溉过程,是地面灌溉系统设计的重要依据。本研究基于Kostiakov-Lewis、Philip、Horton 3种土壤入渗模型,根据大田测试数据,对土壤入渗过程进行了模拟和分析,探究入渗过程中农田土壤空间变异造成的入渗不确定性,提出了直接法和参数均值法两种随机入渗模拟的方法。以95%置信度下累积入渗量的变化区间大小及其稳定性为指标,比较分析了不同模拟方法与3种模型组合的随机模拟效果,最终确定适合该农田入渗特性的模型和随机模拟方法。结果表明:大田试验中3种模型的相关系数均达到0.98以上,拟合精度无明显差异。就空间不确定性程度(以均方根误差表示)而言,直接法参数均值法。以Kostiakov-Lewis模型与参数均值法组合模拟的不确定性更小,组合模拟效果更好,更适合于农田尺度土壤入渗规律的模拟。 相似文献
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土壤水分是农作物生长的基本条件,本研究基于高分三号卫星C波段合成孔径雷达数据,提出新的土壤水分反演算法,并获取区域尺度8 m空间分辨率的农田区土壤水分。首先,通过PROSAIL模型、实测植被冠层含水量、Landsat-8光学数据优选光学植被水分指数,计算水云模型参数并获得土壤直接后向散射系数;其次,利用高级积分方程模型模拟雷达后向散射影响机制,采用雷达影像高低入射角特性计算地表组合粗糙度;最后,利用高分三号卫星同极化雷达数据反演农田区土壤水分,并基于实测数据开展精度验证。结果表明：土壤水分反演值与野外实测值具有良好一致性,垂直极化下反演精度更高,其决定系数为0.595 6,均方根误差为0.041 5 m3/m3。本研究成果可为我国自主研发的高分三号卫星获取高分辨率土壤水分信息提供算法参考。 相似文献
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通过克州沙拉塔纳农田试验区实测资料的分析,建立了作物生长条件下土壤水分和盐分运移模型.在室内进行了土壤水分特征曲线,确定了扰动粘质粉壤土土壤水分特征曲线;再用HYDRUS模型反演计算了在室内外难以确定的土壤水分传导度,并用Van Genuchten方程拟合了参数.以这些参数为基础,模拟计算了气象条件类似土壤相同的格达良灌区土壤水盐运动规律,得出小麦作物从苗期至成熟期土壤含盐浓度随时间分布状况,为研究节水灌溉改良盐碱地课题提供科学数据. 相似文献
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为研究田间尺度灌溉条件下土壤水力特征参数的时空变异性，基于甘肃省武威市石羊河试验站葡萄园内土壤含水率数据，采用HYDRUS-2D模型反演估计不同生育期不同深度的土壤水力特征参数，评估反演参数的土壤含水率模拟效果，分析其时空变异性。结果表明：田间尺度下采用反演参数模拟不同深度土壤含水率的变化的效果优于同种情况下Rosetta模型预测参数的模拟效果；反演参数在果实膨大期和转色期的模拟效果好于其它生育期，反演的拟合优度R2值由Rosetta模型的0.4～0.5提高到了0.7～0.8,均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE值由Rosetta模型的0.04～0.05 cm3/cm3和0.03～0.04 cm3/cm3分别降低到了0.03～0.04 cm3/cm3和0.02～0.03 cm3/cm3;此外，反演出的土壤水力学特征参数只适用于参与反演过程类似条件下的模拟，应用于有明显差异的情景时，模拟精度... 相似文献
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参数平均方式对层状夹砂土壤积水入渗数值模拟的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
为研究非饱和土壤水分运动方程中参数的平均方式对层状土水分运动数值模拟的影响,采用有限差分方法对Richards方程进行离散,并用MATLAB软件编程模拟层状夹砂土柱的薄层积水入渗过程。对差分网格中半节点参数的8种不同平均方式进行了数值模拟稳定性和精度的比较。结果表明:不同平均方式下湿润峰到达某一深度的时间与该处的土壤含水量增速呈负相关关系;间接算术平均和调和平均下的土壤含水率数值振荡较大;几何平均和三点平均2种方式下入渗率、累积入渗量和湿润锋误差相对较小。综合分析,几何平均和三点平均更适合层状夹砂土情况下薄层积水入渗过程的数值模拟。 相似文献
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针对数值反演过程中参数优选方法适用性不明确的问题,研究最小化目标函数、带有自适应差分演化Metropolis的马尔可夫链蒙特卡罗方法(MCMC-DREAM)对数值反演效果的影响,为探索高效的参数优选方法提供参考。数值算例反演结果表明:最小化目标函数方法计算复杂度较低,但对参数初值敏感,适合于对目标区域土壤有较为深入了解的场合使用;MCMC-DREAM对参数初值不敏感,但计算复杂度较高,适合于先验信息有限的场合使用。两种参数优选方法都存在“异参同效”现象,先验信息与敏感性分析有助于克服该问题,提高数值反演解决实际问题的能力。 相似文献
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基于HYDRUS-2D软件的土壤水力特征参数反演及间接地下滴灌的土壤水分运动模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
间接地下滴灌是一种能有效减少地表蒸发、提高水分运输效率的新型滴灌方式。虽然土壤水分运动模拟已成为优化滴灌的重要工具,但由于土壤水力特征参数难以确定,模拟结果往往不够精确。为此,基于室内间接地下滴灌实验数据,利用HYDRUS-2D软件对土壤水力特征参数进行反演尝试,并探究边界均匀出水时,不同规格(直径、高度)的间接地下滴灌导水装置下形成的土壤水分分布差异。结果表明,HYDRUS-2D软件能有效地反演土壤水力特征参数,用反演参数模拟的土壤含水量和湿润距离与实测值吻合良好,基于3个反演参数和4个反演参数的模拟效果差异不大,计算模型的纳什效率系数分别为0.716和0.714。灌溉时不同直径、相同透水边界高度的装置对侧边和底部的含水量分布影响不大,而相同直径、不同透水边界高度的装置对侧边和底部的含水量分布影响较大。研究结果可为间接地下灌溉时导水装置规格的选取与农业水分精准管理提供科学依据。 相似文献
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为提高砂姜黑土土壤水分的估测精度,本研究以河南省西平县砂姜黑土为研究对象,通过配制不同含水率土壤样本并在室内进行高光谱测量,对土壤样本高光谱数据平滑(SR)、倒对数[LOG(1/R)]、一阶微分(FD)、多元散射校正(MSC)、去包络线(CR)光谱变换后,结合连续投影算法(SPA)识别最佳特征波段,采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机回归(SVR)的机器学习方法和堆叠(Stacking)集成学习方法分别构建土壤含水率反演模型。结果表明：经MSC变换后光谱中土壤含水率相关信息增强最多;SPA算法能对砂姜黑土含水率光谱数据进行降维和特征信息提取;经反射光谱MSC变换后由PLSR和SVR集成的Stacking集成模型决定系数最高(R2=0.963)、均方根误差最小(RMSE=1.7)。研究表明,Stacking集成学习模型有效提升了模型的精度和泛化能力,是砂姜黑土含水率最佳反演模型。 相似文献
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Sujittra Charoenhirunyingyos Kiyoshi HondaDaroonwan Kamthonkiat Amor V.M. Ines 《Computers and Electronics in Agriculture》2011,75(2):278-287
Soil hydraulic parameters are essential inputs to agricultural and hydrologic models for simulating soil moisture. These parameters however are difficult to obtain especially when the application is aimed at the regional scale. Laboratory and field methods have been used for quantifying soil hydraulic parameters but they are proved to be laborious and expensive. An emerging alternative of estimating soil hydraulic parameters is soil moisture model inversion using remote sensing (RS) data. Although soil hydraulic parameters could not be derived directly from remote sensing, they could be quantified by the inverse modeling of RS data. In this study, we conducted a multi-criteria inverse modeling approach to estimate the rootzone soil hydraulic parameters in a rainfed rice field at depths 3, 12, 28 and 60 cm, respectively. The conditioning data used in the inverse modeling are leaf area index (LAI) and actual evapotranspiration (ETa) from satellite imageries, and soil moisture (SM) data from in situ measurements. The performances of all the model inversion experiments were evaluated against observed soil moisture in the field, and measured LAI during the growing season. The results showed that using remotely sensed LAI and ETa in the inverse modeling provided a good matching between observed and simulated soil moisture down to 28 cm depth from the soil surface. With the addition of soil moisture information from the site, the model inversion significantly improved the soil moisture simulation up to a depth of 60 cm. 相似文献
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土壤水分预测的BP神经网络方法及模型 总被引：3，自引：1，他引：3
土壤水分预报是农田适时适量灌水的基础。田间土壤水分的变化受到外界气象因素及土壤特性、作物生长的影响,关系比较复杂。笔者利用多年实测土壤水分资料和气象资料,建立了考虑多个因素对土壤水分影响的BP人工神经网络模型。模型结果表明:所建立的模型具有较好的预测效果;用神经网络建立土壤水分预测模型的方法是可行的。 相似文献
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用一步出流法测定土壤的导水参数 总被引：5，自引：0，他引：5
采用一次加压出流法测定土壤水分运动参数——土壤水扩散率的方法,结合逐次加压法,测定土壤水分特征曲线,便可求出土壤的非饱和导水率K(θ),方法简便,概念明确,仪器设备简单,一次试验可以同时测得非饱和土壤水分运动的全部参数。 相似文献
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利用土壤水动力学原理 ,以陕西长武黄土沟壑区径流小区土壤为材料 ,用离心机法、水平土柱渗吸法及公式推导法分别对径流小区土壤水分运动参数 (土壤水分特征曲线、土壤水扩散率、土壤导水率 )进行测定 ,结果表明 :土壤水分特征曲线符合指数关系曲线 ,土壤水扩散率符合抛物线形式以及土壤导水率的表达式。 相似文献
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准确快速得获取冬小麦地块的土壤墒情,可为高效利用水资源、实现精准灌溉提供参考。为此,特在江苏省张家港市获取返青期冬小麦种植区的无人机多光谱遥感数据,并同步测定2个深度（10 cm和20 cm）的土壤墒情,通过遥感图像提取光谱反射率,计算归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和垂直干旱指数（PDI）,进行共线性分析后,分别运用逐步回归法、岭回归法和偏最小二乘法,构建针对不同深度土壤墒情的反演模型,并基于最佳反演模型绘制试验区不同深度土壤的墒情反演图。结果表明,用逐步回归法构建的模型在10、20 cm深度土壤墒情反演中的决定系数分别达到了0.885、0.782,建模精度最优,且针对10 cm深度土壤墒情的反演效果优于20 cm。研究结果可为冬小麦返青期土壤墒情监测方法的选择提供参考。 相似文献
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田间试验方法确定非饱和土壤水分运动参数 总被引：3，自引：1，他引：2
用田间试验确定土壤水分运动参数,由于所测定的土壤吸力较低,得不到完整的土壤水分特征曲线,应用受到了限制.对蒸发量大的干旱地区,在田间一定区域,使其土壤与其周围土体隔离,从而可以测得土壤的较高吸力.以土壤水动力学理论为基础,首次在新疆运用田间试验的方法计算确定了土壤水分运动参数,是一种简便的实用方法. 相似文献
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以土壤水动力学原理为基础，对地下水浅埋区稻田土壤水分运动进行了田间试验和理论分析，并建立了地下水浅埋区稻田土壤水分运动数学模型。根据试验结果并参考有关资料确定土壤水分运动的有关参数，采用有限差分法对数学模型进行求解。结果表明，试验实测值和模拟值比较吻合，同时说明了所建模型的可靠性，对实际应用有重要的指导意义,具有一定的实用价值。 相似文献
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以土壤水动力学原理为基础,对地下水浅埋区稻田土壤水分运动进行了田间试验和理论分析,并建立了地下水浅埋区稻田土壤水分运动数学模型。根据试验结果并参考有关资料确定土壤水分运动的有关参数,采用有限差分法对数学模型进行求解。结果表明,试验实测值和模拟值比较吻合,同时说明了所建模型的可靠性,对实际应用有重要的指导意义,具有一定的实用价值。 相似文献