土壤水力性质的估算——土壤转换函数 被引量：42

1

作者 黄元仿 李韵珠 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期517-523,共7页

利用一些易获得的土壤理化参数可以估算土壤水力性质,这些估算方程统称为土壤转换函数,即PTFs（Pedo-Transfer Functions）。本文综述了目前国内外土壤转换函数研究的概况,并利用在华北地区收集到的实测资料,建立了一些土壤转换函数,通... 利用一些易获得的土壤理化参数可以估算土壤水力性质,这些估算方程统称为土壤转换函数,即PTFs（Pedo-Transfer Functions）。本文综述了目前国内外土壤转换函数研究的概况,并利用在华北地区收集到的实测资料,建立了一些土壤转换函数,通过对部分转换函数作的检验和评估,总体而言,所建立的各类模型的预测效果都比较理想,应用于小比例尺的区域研究是可行的。 展开更多

关键词 土壤水力性质 估算 土壤转换函数

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基于PCR和ANN构建的土壤转换函数的适用性研究 被引量：4

2

作者 廖凯华 徐绍辉 +1 位作者 吴吉春 朱青 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期17-21,共5页

基于主成分回归和人工神经网络,提出了一种用于构建土壤转换函数的PCR-ANN组合预测方法,并将其与传统单一方法构建的PTFs进行了比较。结果表明,基于PCR-ANN组合预测方法构建的PTFs预测精度高于传统方法构建的PTFs。

关键词 土壤转换函数 主成分回归 神经网络

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基于单一和集合土壤转换函数模型对土壤含水量的模拟性能分析 被引量：2

3

作者 李奇 陈文娟 +2 位作者 石文豪 孙少波 张永根 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期658-670,共13页

以海河流域3个实验场地(密云站、大兴站、馆陶站)为研究区,采用7种常用的单一土壤转换函数(soil pedotransfer function,PTF)模型预测土壤水力参数作为HYDRUS-1D的模型参数,求解Richards方程获得土壤含水量,并与实测土壤含水量进行比较... 以海河流域3个实验场地(密云站、大兴站、馆陶站)为研究区,采用7种常用的单一土壤转换函数(soil pedotransfer function,PTF)模型预测土壤水力参数作为HYDRUS-1D的模型参数,求解Richards方程获得土壤含水量,并与实测土壤含水量进行比较,评价了常用单一PTF模型预测的土壤水力参数对土壤含水量的模拟性能。此外,采用3种方法构建集合PTF模型,评价了集合PTF模型对土壤含水量的模拟性能。结果表明:基于van Genuchten方程构建的单一PTF作为模型参数模拟土壤含水量的均方根误差最小;而其中Rosetta3模型表现更优。在集合PTF模型中,基于贝叶斯平均法构建的模型表现最好。集合PTF模型预测土壤水力参数可以较好地捕捉多个单一PTF预测土壤水力参数的整体趋势,弥补单一PTF在某些情况下模拟误差较大的不足。 展开更多

关键词 土壤转换函数 土壤水力参数 HYDRUS-1D 集合模型 贝叶斯平均法

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基于机器学习方法的土壤转换函数模型比较 被引量：5

4

作者 左炳昕 查元源 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期81-87,共7页

土壤水分状态及运动过程的准确描述与预测需要精确的土壤水力参数,而使用土壤转换函数的方法可以方便省时省力地获得土壤水力参数。对于不同的建模方法,在模型预测精度、运行效率等方面有所差异。【目的】探究不同机器学习方法建立土壤... 土壤水分状态及运动过程的准确描述与预测需要精确的土壤水力参数,而使用土壤转换函数的方法可以方便省时省力地获得土壤水力参数。对于不同的建模方法,在模型预测精度、运行效率等方面有所差异。【目的】探究不同机器学习方法建立土壤转换函数模型的优劣。【方法】使用UNSODA全球土壤水力性质数据库,对比分析了人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)、K-最近邻居法(KNN)对于van Genuchten模型参数的预测精度,并使用土壤样本的含水率-负压实测数据,从土壤质地的角度评价了各模型的预测效果。【结果】SVM模型对样本的预测效果最好,ANN次之,KNN模型受边缘效应影响预测效果稍逊。在训练模型时,ANN模型用时最长,KNN模型用时最短。然而,在预测过程中,ANN模型用时最短,KNN模型用时最长。【结论】本研究推荐在小数据集上建立土壤转换函数模型时使用SVM,而在更大型的数据集上要综合考虑计算成本、预测精度等方面合理选取建模方法。 展开更多

关键词 土壤转换函数 机器学习 人工神经网络 支持向量机 K-最近邻居法

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基于土壤转换函数(PTF)预测不同初始孔隙比土的土–水特征曲线 被引量：3

5

作者 叶云雪 邹维列 +1 位作者 袁斐 刘家国 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2305-2311,共7页

提出了预测van Genuchten(VG)模型参数n的一个土壤转换函数(pedotransfer function, PTF),该函数是一个非线性回归方程,结合VG模型参数?与初始孔隙比e0的回归方程,来预测不同初始孔隙比土的土–水特征曲线(SWCC)。n和?回归方程中的拟合... 提出了预测van Genuchten(VG)模型参数n的一个土壤转换函数(pedotransfer function, PTF),该函数是一个非线性回归方程,结合VG模型参数?与初始孔隙比e0的回归方程,来预测不同初始孔隙比土的土–水特征曲线(SWCC)。n和?回归方程中的拟合参数(a,b和A,B)只需通过3组常规的SWCC试验数据即可校正。将选取的具有代表性的各个文献中的试验数据均分成两部分:一部分用于校正拟合参数(a,b和A,B),另一部分用于验证基于PTF预测SWCC方法的准确性。结果表明,基于PTF所预测得SWCC与文献中的试验数据具有很好的一致性。PTF只需引入一个预测变量即初始孔隙比e0;它不仅适用于变形土,也适用于非变形土。 展开更多

关键词 土壤转换函数 土水特征曲线 VG模型 初始孔隙比

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滩涂围垦农田土壤饱和导水率的影响因素及转换函数研究 被引量：10

6

作者 姚荣江 杨劲松 +3 位作者 张同娟 李芙荣 王相平 吴晓卫 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期790-797,共8页

确定苏北沿海滩涂围垦农田耕层土壤饱和导水率的影响因素，构建适合该区的土壤转换函数，是研究该区田间土壤水盐运动和盐渍化防控的重要前提。本文在该区典型地块实测土壤饱和导水率和相关土壤基本理化性质，探讨了该区土壤饱和导水率... 确定苏北沿海滩涂围垦农田耕层土壤饱和导水率的影响因素，构建适合该区的土壤转换函数，是研究该区田间土壤水盐运动和盐渍化防控的重要前提。本文在该区典型地块实测土壤饱和导水率和相关土壤基本理化性质，探讨了该区土壤饱和导水率的剖面分布特点，对影响饱和导水率的土壤基本性质进行了主成分分析，并建立了用于该区饱和导水率间接估算的土壤转换函数。结果表明：滩涂围垦农田土壤饱和导水率随剖面深度增加呈表土层高、亚表层低、底土层又升高的趋势，20～40cm土层饱和导水率最小，介于2．75～6．73cm·d^-1，属低透水强度；土壤容重随剖面深度增加表现出与饱和导水率相反的变化特点。除了容重、孔隙度、质地等物理因素外，土壤肥力、盐分等化学性质也是影响饱和导水率的重要因素；影响滩涂围垦农田土壤饱和导水率的因素可由持水特性、盐碱状况、养分特征和土壤质地4个主成分反映，其累计贡献率达78．17％。在Vereecken转换函数中引入土壤盐分后可提高预测精度，修正函数Vereecken1是最适合滩涂围垦农区土壤、具有最佳预测精度的转换函数。本文构建的土壤转换函数，可通过较易获得的砂粒、黏粒、容重、盐分和有机质对耕层土壤饱和导水率进行较高精度的预测，其结果可为滩涂盐渍化农区田间尺度土壤饱和导水率间接估算以及水盐运动数值模拟提供支持。 展开更多

关键词 滩涂 围垦农田 土壤饱和导水率 土壤理化性质 土壤转换函数

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考虑地形与理化性质的土壤关键水力特性多种模型构建与比较

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作者 张赛亚 张珂 +3 位作者 晁丽君 李运平 张兆安 黄轶铭 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期42-50,共9页

为获取我国南方典型湿润山区关键土壤水力特性(饱和导水率(K_(s))与田间持水量(F_(c)))的精细空间数据,以南方典型湿润山区屯溪流域为样本采集区,以地形因子和土壤理化性质为输入,采用相关性分析方法建立了3种不同输入模式,采用多元线... 为获取我国南方典型湿润山区关键土壤水力特性(饱和导水率(K_(s))与田间持水量(F_(c)))的精细空间数据,以南方典型湿润山区屯溪流域为样本采集区,以地形因子和土壤理化性质为输入,采用相关性分析方法建立了3种不同输入模式,采用多元线性和机器学习技术构建了多元线性回归(MLR)、遗传算法-人工神经网络(GA-BP)、支持向量机回归(SVR)和随机森林(RF)4种表层土壤水力特性模型,并将4种模型同传统土壤转换函数(PTFs)进行了对比分析,探究了不同输入模式的优劣。结果表明:K_(s)估算效果由优到差排序为RF、SVR、MLR、GA-BP、PTFs,F_(c)估算效果由优到差排序为SVR、RF、GA-BP、MLR、PTFs;屯溪流域K_(s)和F_(c)的空间变化呈现一致性,整体空间分布与屯溪流域高程变化保持一致,说明湿润山区表层土壤水力特性与高程存在密切的非线性关系;SVR与RF模型更适用于小样本回归问题,GA-BP模型则需要较大的样本容量来充分捕捉特征以达到理想效果。 展开更多

关键词 土壤转换函数 多元线性回归 机器学习 饱和导水率 田间持水量

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鄱阳湖滨不同植被类型沙地土壤有效持水能力研究 被引量：6

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作者 李凤英 张露 +1 位作者 何小武 罗秋月 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期107-111,共5页

鄱阳湖滨沙地是我国南方典型的沙地。研究采用经过筛选的土壤转换函数(PTFs)比较分析了鄱阳湖滨沙地4种主要植被类型(刺槐、湿地松、蔓荆子和自然荒草地植被)土壤的有效持水量,旨在为南方湖滨沙地生态植被恢复提供土壤水分评价方法参考... 鄱阳湖滨沙地是我国南方典型的沙地。研究采用经过筛选的土壤转换函数(PTFs)比较分析了鄱阳湖滨沙地4种主要植被类型(刺槐、湿地松、蔓荆子和自然荒草地植被)土壤的有效持水量,旨在为南方湖滨沙地生态植被恢复提供土壤水分评价方法参考,也为更好地评价不同植被类型的沙地生态恢复模式效应提供依据。结果表明:通过统计检验,Rawls模型的ME和RMSE值分别为0.005 8,0.001 0,显示其较Saxton模型、Batjes模型、Minasny模型具有更好的预测准确度,更适合于鄱阳湖滨沙地土壤水分特征估算分析;经过测定表明,不同植被类型土壤田间持水量依次为湿地松>蔓荆子>刺槐>荒草地;Rawls模型计算结果表明:不同植被类型土壤凋萎系数依次为刺槐>湿地松>蔓荆子>荒草地,不同植被类型土壤有效持水量依次为湿地松>蔓荆子>刺槐>荒草地。 展开更多

关键词 沙地土壤 土壤有效持水量 土壤转换函数 鄱阳湖滨

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土壤水分入渗参数的非线性预报模型 被引量：4

9

作者 郭华 樊贵盛 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2016年第10期78-82,共5页

以山西地区黄土高原区土壤为研究对象,通过实施大量大田耕作土壤水分入渗试验,获取了Kostiakov二参数入渗模型参数的实测大样本,建立了各个土壤水分入渗参数与土壤理化参数间的非线性关系模型;通过MATLAB软件,实现了Kostiakov入渗模型... 以山西地区黄土高原区土壤为研究对象,通过实施大量大田耕作土壤水分入渗试验,获取了Kostiakov二参数入渗模型参数的实测大样本,建立了各个土壤水分入渗参数与土壤理化参数间的非线性关系模型;通过MATLAB软件,实现了Kostiakov入渗模型系数的求解。结果表明,常规土壤理化参数土壤含水率、体积质量、粉粒、砂粒和有机质质量分数作为非线性预报模型的输入参数是合理的,所建立的非线性关系模型高度相关,预测参数的实测值与预测值的相对误差可控制在8%以下。因此,用土壤常规理化参数对土壤水分入渗参数进行非线性预报是可行的。 展开更多

关键词 土壤转换函数 大田耕作土壤 Kostiakov模型参数 多元非线性 水分入渗

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植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述 被引量：7

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作者 鲁建荣 李云良 +3 位作者 谭志强 姬明飞 杨垒 BLarry Li 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期939-952,共14页

植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟... 植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索,本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理,量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响,并提出其与植被、土壤类型的响应方式,总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向,指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面,忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰,强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义,进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。 展开更多

关键词 土壤水动力学 土壤孔径分布 土壤转换函数 根系特征 流域水文 耦合模型

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土壤特性与Philip入渗公式标定因子的空间变异性关系 被引量：3

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作者 武世亮 聂卫波 马孝义 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第8期730-736,共7页

以在杨凌地区的土壤野外垂直入渗试验为基础,利用标定理论对Philip入渗方程进行标定,用多重分形法和联合多重分形法定量分析了标定因子和土壤物理特性多尺度下的空间变异性及空间相关性,并构建了标定因子的土壤转换函数.研究表明:算数... 以在杨凌地区的土壤野外垂直入渗试验为基础,利用标定理论对Philip入渗方程进行标定,用多重分形法和联合多重分形法定量分析了标定因子和土壤物理特性多尺度下的空间变异性及空间相关性,并构建了标定因子的土壤转换函数.研究表明:算数标定因子的标定效果最优;研究区域内的标定因子和各土壤物理特性具有多重分形特征,在单一尺度上和多尺度上,标定因子和沙粒质量分数的空间变异性较强,不同尺度区间上的高值信息对其空间分布影响较大,而粗粉粒质量分数的空间变异性由不同尺度区间上的低值造成;单一尺度上,标定因子与有机质质量分数和黏粒质量分数的相关性具有统计学意义,在多尺度上,标定因子与土壤容重、黏粒质量分数和有机质质量分数的相关性具有统计学意义;基于联合多重分形建立的标定因子的土壤转换函数的预测效果比较理想,具有较强的理论基础和理论价值. 展开更多

关键词 土壤入渗 标定因子 土壤物理特性 空间变异性 多重分形 土壤转换函数

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