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采用土壤颗粒体积累积曲线按照不同的粒径分级方法计算表面分形维数,避免了原始计算过程中颗粒密度不变的假设,改进了计算中的缺陷。结合土壤水分特征曲线分形模型—de Gennes模型,预测试样的SWRC。结果发现:不同颗粒分级只会影响表面分形维数的大小;相同颗粒分级情况下,计算得出的分形维数随着土壤粘粒含量降低而减小;采用D2(最大半径为1mm)的分级情况计算出的表面分形维数,预测得出的结果与实测值相差偏大,RMSE≥2.11E-02cm3/cm3只适合粗略估计田间土壤的水分特征曲线;通过D1(最大半径为0.1mm)计算出的表面分形维数,结合de Gennes模型预测水分特征曲线结果与实测值非常接近,RMSE≤0.0105cm3/cm3。研究表明采用土壤颗粒体积累积曲线计算表面分形维数,并预测土壤水分特征曲线是合理的,具有较高的预测精度。 相似文献
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由于人类活动影响导致海河流域下垫面发生变化,造成流域产、汇流特性的变化。为掌握流域下垫面变化对洪水的影响情况,对后湾水库流域采用改进的新安江—海河模型进行分析、研究。结果表明,后湾流域下垫面发生变化的年代为1980年左右;改进的新安江—海河模型用于不同量级的洪水模拟,其效果较好;由于下垫面的变化,改进的新安江-海河模型的产、汇流参数1980年后比1980年前有增大趋势,并在相同降雨情况下,1980年后的洪量比1980年前呈减少的趋势,且洪水量级越小减少幅度越大。 相似文献
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浅层包气带水汽昼夜运移规律及其数值模拟研究 总被引：3，自引：0，他引：3
西北干旱、半干旱地区,浅层包气带水分通量主要由水汽组成,而水汽在运移过程中产生的能量转换和质量迁移是地表质能平衡计算不可缺少的重要源汇项。在野外进行一个沙坑实验,发现土壤水在中午(12:00—15:00)达到最大值(10cm深度,5.9~6.1cm3/cm3;30cm深度,11.9~13.1cm3/cm3),而在凌晨(02:00—05:00)出现最小值(10cm深度,4.4~4.5cm3/cm3;30cm深度,10.4~10.8cm3/cm3)。为进一步验证该实验条件下的土壤水运移及分布规律,考虑了土壤水、汽、热耦合运移的HYDRUS-1D模型被用来对实验过程进行模拟,模拟结果与实测结果吻合较好。为描述土壤水分昼夜运移模式,笔者将土壤水耦合运移的时间信息和空间信息进行同步分析;并根据土壤水运移的不同驱动力,分别对温度梯度、基质势梯度作用下的液态水及汽态水通量进行了分析。 相似文献
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黑河流域不同下垫面水热通量特征分析 总被引：10，自引：1，他引：9
"黑河流域遥感—地面观测同步试验"在黑河上中游地区不同下垫面上建立了多个自动气象站和涡动相关仪及大孔径闪烁仪通量观测站。选取草地、森林及农田3种下垫面的观测资料,分析了水、热和CO2通量特征。结果表明:黑河流域内不同下垫面能量收支各分量(净辐射、感热、潜热和土壤热通量等)有明显的日变化特征;各通量观测站观测结果如季节变化趋势等差异明显,反映了不同下垫面地气交换特征的不同。黑河上游阿柔冻融观测站和中游临泽草地站两套大孔径闪烁仪(LAS)的观测与涡动相关仪有关结果有较好的对应关系。结合浅层土壤热储存量的计算等分析了地表能量平衡的闭合情况。LAS观测的感热通量一般大于涡动相关仪的测量值;两者的差异主要由下垫面的非均一性、通量贡献源区大小不同以及影响大气湍流通量观测的涡旋尺度不同等原因引起。 相似文献
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土壤水分对土壤参数的敏感性及其参数优化方法研究 总被引：2，自引：0，他引：2
利用2008年1月1日至2009年9月31日黑河流域阿柔冻融观测站的气象和土壤水分数据,采用基于方差的多参数敏感性分析方法研究通用陆面模型(Common Land Model,CoLM)模拟的土壤水分对土壤质地(砂土和黏土)的敏感性,进而采用SCE-UA参数优化算法分别优化土壤质地和土壤水力参数,分析不同优化策略对土壤水分模拟结果的影响。研究结果表明,浅层土壤水分对土壤质地较为敏感,敏感性系数达到了0.45以上,并且砂土含量对土壤水分的影响更为显著;利用SCE-UA算法优化土壤质地或土壤水力参数都可以有效地提高土壤水分的模拟精度,优化土壤水力参数易产生"异参同效"现象,而优化土壤质地能够使土壤水力参数的取值范围更加合理。 相似文献
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本文通过对海河流域的38个子流域及内陆河流域的7个子流域的逐年降水、径流及实际蒸散发和蒸发能力的分析,证明了基于Budyko假设的流域水热耦合平衡关系在海河及西北内陆河流域是成立的。根据各子流域的长期水量平衡结果,本文验证了水热耦合平衡模型中的唯一参数综合反映流域的下垫面条件且具有显著的区域分布规律,与此同时,本文还在海河流域及内陆河流域对根据流域平均坡度(tanβ),相对土壤最大蓄水能力(Smax/0)和相对土壤入渗能力(Ks/■r)估算模型参数■的经验公式进行了验证,计算结果较好。 相似文献
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针对高强度人类活动作用下海河流域水循环的"自然-人工"二元特性,开发了流域二元水循环模型(简称"二元模型").二元模型由分布式流域水循环模型(WEP)、水资源合理配置模型(ROWAS)和多目标决策分析模型(DAMOS)3个模型耦合而成.针对各模型的优势与不足,提出了两层耦合的技术路线,以实现统筹考虑水资源、宏观经济与生态环境的流域水资源综合管理分析的功能.WEP、ROWAS和DAMOS分别采用11752个、125个和8个计算单元对海河流域进行划分,在获取各类输入参数后,应用二元模型对海河流域进行了分析计算与模型验证.结果表明,所建立的二元模型对径流过程、入海水量以及地下水流场等均具有合理的模拟精度,模型得到验证,可望用作海河流域水资源规划与管理的情景分析工具. 相似文献
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为研究观测资料稀少情况下土壤质地及有机质对土壤水分同化的影响,发展了集合卡尔曼平滑(Ensemble Kalman Smooth, EnKS)的土壤水分同化方案。利用黑河上游阿柔冻融观测站2008年6月1日至10月29日的观测数据,使用EnKS算法将表层土壤水分观测数据同化到简单生物圈模型(Simple Biosphere Model 2, SiB2)中,分析不同方案对土壤水分估计的影响,并与集合卡尔曼滤波算法(EnKF)的结果进行比较。研究结果表明,土壤质地和有机质对表层土壤水分模拟结果影响最大而对深层的影响相对较小;利用EnKF和EnKS算法同化表层土壤水分观测数据,均能够显著提高表层和根区土壤水分估计的精度,EnKS算法的精度略高于EnKF且所受土壤质地和有机质的影响小于EnKF;当观测数据稀少时,EnKS算法仍然可以得到较高精度的土壤水分估计。 相似文献
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自适应神经模糊推理系统(ANFIS)在水文模型综合中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
由于目前已有很多比较成熟的流域水文模型,因此我们可以选用几个流域水文模型进行并行运算,来同时模拟流域降雨—径流关系。在相同的降雨输入情况下,不同模型得到的模拟流量必然会有所不同,模型效率系数和模拟精度也会不同。因此,如何将不同模型的模拟结果进行综合以进一步提高流量模拟精度是一个关键问题。本文选用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)作为水文模型综合平台,以牧马河流域为试验区域,对两个并行运算水文模型(三水源新安江模型和总径流响应模型)的结果进行综合处理,得到了更稳健的流量模拟结果,大大提高了模型效率和模拟精度。该方法值得在实践中借鉴。 相似文献
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为探寻全吸力范围内土壤水分特征曲线的可靠测定方法,采用沙箱排水法、Hyprop仪蒸发法、压力膜仪排水法和露点水势仪蒸发法分吸力段测定盐亭紫色土耕地表层2~7 cm和亚表层7~12 cm土壤的水分特征曲线,对比测定结果的方法间差异,并分析其原因。结果表明:对于表层和亚表层土壤,低吸力段(h >-100 cm)水分特征曲线的沙箱法和Hyprop仪法的均方根误差ERMS (θ)均较小,在0.026~0.082 cm3/cm3范围内,确定系数R2均大于0.962,说明这两种方法测定结果之间差异不大。高吸力段(h <-330 cm)的压力膜仪法与露点仪法测定结果之间的差异较大,ERMS (θ)为0.062~0.097 cm3/cm3,R2较低,为0.775~0.952。因此,全吸力范围内水分特征曲线测定方法的选择与组合应考虑土壤孔径分布特征和研究目的。 相似文献
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陆面模式CLM4.5在青藏高原土壤冻融期的偏差特征及其原因 总被引：2，自引：0，他引：2
利用中国区域地面气象要素数据集制作的大气强迫场驱动通用陆面模式CLM4.5（Community Land Model version 4.5）对青藏高原区域进行离线模拟试验,模拟结果与D66、沱沱河（TTH）和玛曲（Maqu）3个站点的观测资料以及GLDAS（Global Land Data Assimilation System）-CLM2模拟结果进行了对比,并分析了陆面模式对冻融过程中土壤温度和湿度模拟的偏差及其可能原因。结果表明：CLM4.5对土壤温度模拟较好（平均RMSE≈3℃）,而GLDAS-CLM2计算的土壤温度偏高,偏差较大（平均RMSE>6℃）,且其偏差大于CLM4.5,尤其在冻融期;CLM4.5能较好地模拟出冻融过程中土壤湿度季节变化,但土壤湿度的模拟值与观测值存在一定偏差（平均RMSE≈0.1 mm3·mm-3）,GLDAS-CLM2不能反映出土壤湿度在冻融过程中的变化特征。CLM4.5的模拟偏差主要来自大气强迫场,而GLDAS-CLM2的偏差除了大气强迫场的不确定性外,还来自于模式冻融参数化方案的不完善。大气强迫场中的气温和降水对土壤温度和湿度的影响在冻融期和非冻融期表现不同。在非冻融期,土壤温度的模拟主要受气温的影响（r>0.6）,气温偏差对土壤温度偏差的贡献率大于50%;土壤湿度的变化则主要受降水的影响,降水偏差对土壤湿度偏差的贡献率为20%~40%。在冻融期,受土壤水热相互作用的影响,气温和降水对土壤温度和湿度的作用效果减弱;土壤湿度的变化受气温影响显著,其贡献率为10%~20%。陆面模式中冻融参数方案的不完善是冻融过程中土壤温度和湿度偏差的重要来源之一。 相似文献
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联合机载PLMR微波辐射计和MODIS产品反演黑河中游张掖绿洲土壤水分研究 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤水分是气候、水文学研究中的重要变量,微波遥感是获取区域地表土壤水分的重要手段,而L波段更是微波土壤水分反演的最优波段。依托HiWATER黑河中游绿洲试验区的地面观测及机载PLMR微波辐射计亮温数据,利用微波辐射传输模型L-MEB,并将MODIS地表温度产品(MOD11A1)和叶面积指数产品(MYD15A2)作为模型及反演中的先验辅助信息,借助LM优化算法,通过PLMR双极化多角度的亮温观测,针对土壤水分、植被含水量(VWC)和地表粗糙度这3个主要参数,分别进行土壤水分单参数反演、土壤水分与VWC或粗糙度的双参数反演以及这3个参数的同时反演。通过对不同反演方法的比较可以得出结论,多源辅助数据及PLMR双极化、多角度信息的应用可以显著降低反演的不确定性,提高土壤水分反演精度。证明在合理的模型参数和反演策略下,SMOS的L-MEB模型和产品算法可以达到0.04 cm3/cm3的反演精度,另外无线传感器网络可以在遥感产品真实性检验中起到重要作用。 相似文献
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Beiluhe basin lies in a permafrost region where is located in the interior of Tibetan Plateau. Ecosystem in the area is subjected to the freeze-thaw process of the active tjaele,and there is conspicuous correlation between soil moisture（SM）and vegetation coverage. To retrieve the soil moisture content of Beiluhe basin with a total area of 2 037. 94 km2,a synergistic method,which combined improved water cloud model,Oh,Dubois and Topp model,was presented in this paper base on Sentinel-1A multi-polarization SAR and Landsat-8 time series images data. The accuracy was validated with the in-situ point SM data：Adjusted-R2 of the regression equation is 0. 6848,and RMSE is 0. 039 cm3·cm-3. The analysis of correlation among freeze-thaw process,SM and vegetation cover from macro watershed scale manifests：Vegetation coverage has a significant delayed effect on the freeze-thaw process of the active tjaele,that is,the higher vegetation coverage,the more lagging freeze-thaw time;These study results are basically consistent with predecessors in-situ observation data,verifying the feasibility of studying correlation among soil freeze-thaw process,SM,and vegetation coverage from the macro watershed scale based on Sentinel-1A annual time series data. © 2022 Science Press (China). 相似文献
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基于KNN机器学习方法对青藏高原唐古拉地区表层土壤水热状况的模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
利用唐古拉站2004—2012年气象观测资料,基于KNN算法,结合机器学习思想,建立了一个气象回归模型,模拟了2005年唐古拉地区表层土壤水热变化趋势,结合实测数据,将模拟值与观测值进行对比,并对模型模拟效果进行了评估。结果表明：KNN模型能够较好地模拟活动层表层土壤水热状况,各层土壤温度的模拟值与观测值的相关系数均在0.99以上,均方根误差在1.25 ℃以内;不同深度土壤水分的模拟值与观测值的相关系数均在0.95以上,均方根误差在0.02 m3?m-3以内。总体上,KNN模型能够对青藏高原多年冻土区唐古拉地区表层土壤水热状况进行较为精确地模拟,该模型对于青藏高原其他地区的适用性有待进一步研究验证。 相似文献
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青藏公路沿线多年冻土区土壤热通量参数化方案的优化和检验 总被引：1，自引：1，他引：0
土壤热通量是地表能量平衡的重要分量,其估算方案在研究地表能量平衡研究中必不可少。利用青藏公路沿线5个站点0~20 cm的实测土壤层温、湿度及5 cm土壤热通量资料,以翁笃鸣气候学计算方案为基础建立了优化的5 cm土壤热通量计算方案。通过唐古拉和西大滩两个独立站点的检验结果表明,优化方案的结果相对于原方案有较大的改善,唐古拉和西大滩5 cm土壤热通量均方根误差值分别减小了3.2 W·m-2和4.8 W·m-2,而相对误差分别减小了61.9%和36.1%,即新方案能够较好地估算出青藏公路沿线多年冻土区5 cm土壤热通量。使用优化方案模拟了青藏公路沿线11个站点5 cm土壤热通量变化,结果显示,近十年青藏公路沿线土壤热通量呈现出增大的趋势,其中,5 cm土壤热通量增大了近1.0 W·m-2,而且各观测场的年平均土壤热通量值均大于0.0 W·m-2,表明就年尺度而言,热量有盈余,盈余热量用于加热下层土壤,引起活动层厚度增加,平均状况下土壤热通量每增大1.0 W·m-2,活动层厚度增大约21.0 cm。 相似文献
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为了研究土壤容重、初始含水率、压力水头、黏粒含量和入渗时间5个因素对膜孔灌自由入渗特性的影响,根据正交试验设计12组试验（9组试验,3组验证试验）。通过开展室内膜孔灌试验,研究了多因素交互对膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量、入渗率及平均体积含水率增量的影响,并分别建立了单位膜孔面积累积入渗量和湿润体内平均体积含水率增量与各影响因素之间的经验模型。两模型的均方根误差分别为0.032 cm、0.006 cm3/cm3,相关系数均大于0.97,决定系数均大于0.95（P<0.01）,经验证模型计算值与实测值相对误差均在±13%范围以内。研究表明:压力水头对单位膜孔面积累积入渗量影响不显著（P>0.05）,初始含水率对其影响显著（P<0.05）,而土壤容重、黏粒含量和入渗时间对其影响极显著（P<0.01）,其影响程度由大到小依次为入渗时间、黏粒含量、土壤容重和初始含水率;湿润体内平均体积含水率增量不受入渗时间影响,4个因素对其影响均极显著（P<0.01）,其影响程度由大到小依次为初始含水率、土壤容重、压力水头和黏粒含量。研究成果可为进一步优化膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据。 相似文献
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开展土壤质量评价对科学划定永久基本农田及统筹优化农业生产布局具有重要指导意义。本文采用内梅罗综合污染指数法、分级法、累积频率法和综合判定法,参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB 15618—2018)和《绿色食品产地环境质量》(NY/T 391—2013),对长江经济带土壤重金属污染、酸碱度、有益元素丰缺和绿色农产品产地适宜性进行评价。研究区土壤质量总体良好,清洁土壤面积34.84万km2,其重金属含量继承了自然背景特征; 三级及以下土壤面积6.94万km2,呈斑块及星点状分布于赣东北、赣南、湖南长沙—郴州一带、沿江及贵阳、昆明等地,其重金属为自然富集或受矿业开发、煤炭和石油的燃烧及工业“三废”排放的影响。酸性土壤面积33.56万km2,分布于江西、湖南、宁波—台州沿海和金华衢州盆地,碱性土壤面积15.69万km2,分布于苏北平原、环洞庭湖、成都平原以及沿长江一线,其土壤酸碱度与土壤类型有关。土壤有益元素丰缺与第四系沉积物成土母质有关,土壤有益元素适量及以上区域面积34.44万km2,分布于四川阿坝、成都盆地、环洞庭湖、环鄱阳湖、安徽沿江、苏北沿海和杭嘉湖平原; 土壤有益元素缺乏区面积13.89万km2,分布于赣南、江淮、鄂东北以及云南玉溪等地。绿色农产品产地最适宜区、适宜区和不适宜区面积分别为22.49万km2、18.78万km2和18.28万km2。依据区内绿色农产品产地适宜性、土壤环境质量和立地条件划分出7片永久农田保护建议区。 相似文献
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长江经济带土壤质量评价及产地适宜性初步研究 总被引：1，自引：0，他引：1
开展土壤质量评价对科学划定永久基本农田及统筹优化农业生产布局具有重要指导意义。本文采用内梅罗综合污染指数法、分级法、累积频率法和综合判定法,参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB 15618—2018)和《绿色食品产地环境质量》(NY/T 391—2013),对长江经济带土壤重金属污染、酸碱度、有益元素丰缺和绿色农产品产地适宜性进行评价。研究区土壤质量总体良好,清洁土壤面积34.84万km2,其重金属含量继承了自然背景特征; 三级及以下土壤面积6.94万km2,呈斑块及星点状分布于赣东北、赣南、湖南长沙—郴州一带、沿江及贵阳、昆明等地,其重金属为自然富集或受矿业开发、煤炭和石油的燃烧及工业“三废”排放的影响。酸性土壤面积33.56万km2,分布于江西、湖南、宁波—台州沿海和金华衢州盆地,碱性土壤面积15.69万km2,分布于苏北平原、环洞庭湖、成都平原以及沿长江一线,其土壤酸碱度与土壤类型有关。土壤有益元素丰缺与第四系沉积物成土母质有关,土壤有益元素适量及以上区域面积34.44万km2,分布于四川阿坝、成都盆地、环洞庭湖、环鄱阳湖、安徽沿江、苏北沿海和杭嘉湖平原; 土壤有益元素缺乏区面积13.89万km2,分布于赣南、江淮、鄂东北以及云南玉溪等地。绿色农产品产地最适宜区、适宜区和不适宜区面积分别为22.49万km2、18.78万km2和18.28万km2。依据区内绿色农产品产地适宜性、土壤环境质量和立地条件划分出7片永久农田保护建议区。 相似文献
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Research and Application of Cosmic-ray Fast Neutron Method to Measure Soil Moisture in the Field 总被引：1，自引：0，他引：1
It is very difficult to measure large region soil moisture. In recent years, measurement of surface soil moisture by the cosmic ray fast neutron probe has gradually attracted more attention. By this passive, non-invasive and intermediate scale measurement, soil moisture at a horizontal scale of around 300 m can be observed, which makes this method available to fill the gap between little scale of traditional point measurement and large scale of remote sensing in the measurement of soil moisture. In this paper, Cosmic-ray Soil Moisture Observing System (COSMOS) and Wireless Sensor Network (WSN) were used to observe field soil moisture in Zhangye Oasis. The results of the COSMOS soil moisture well reflected the variation trend of soil moisture at the field scale. There were some regular changes with the cosmic ray soil moisture during the irrigation period. Combined with irrigation data in cosmic-ray probe footprint, a bimodal change was showed in the cosmic-ray soil moisture figure during irrigation period. This was because that the order of irrigation of the three communities was different in cosmic-ray probe footprint. WSN data were used to validate this result and we found that root-mean-square error between cosmic-ray soil moisture and SoilNET average soil moisture was very large during irrigation periods because of the impact of cosmic-ray measurement theory. While root-mean-square error would decrease from 0.037 m3/m3 to 0.028 m3/m3 after we eliminated the data in irrigation period. So COSMOS can be used to measure field soil moisture under high heterogeneity condition and provide truly ground data for the validation of remote sensing 相似文献