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第32卷第2期
农业工程学报
Vol 32 N
2016年1月
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
n.2016127
基于土壤物理基本参数的土壤导热率模型
苏李君2,王全九2“,王铄3,王卫华
(].而安埋L大学理学院,西安710054:2.西安理工大学水利水电学院,西安710048:
3.商洛水务局,商洛7260004.昆明理工大学现代农业工程学院,昆明650500)
摘要:土物理基本参数是影响土壤导热率的重要因素,为了获取土壤的颗粒组成、有机质含量与土壤导热率计算模
型中参数之间的关系,该文分析了陕西省9个地区的土壊质地对土壤导热率的影响,对不同土壤导热率估算模型的准确
性进行评价,并在 Cote-konrad模型和Lu-Ren模型的基础上,建立了基于土壞物理基本参数的改进模型,结果表明:改
进的Cot6- Konrad模型与改进的Lu-Ren模型可以用来拟合不同质地的土壤导热率,且具有较好的拟合精度,决定系数R2
均在0.92以上,相对误差( relative error,Re)约低于9.6%;对于砂粒含量或粉粒含量较高的土壤导热率,改进的C6te- Konrad
模型模拟结果的均方根误差( root-mean-square error,RMSE)≤0.183、Rン0.9259以及Re≤9.55%,均优于Cote- Konrad
模型、Lu-Ren模型和改进Lu-Ren模型;对于砂粒和粉粒含量均较低的土壤导热率,改进Lu-Ren模型模拟结果的RMSE
に00815、R2>0.9326,Re≤8.21%,均明显优于其他3种模型。两种改进的模型分别建立了模型参数与颗粒组成、有机
质含量之间的关系,能够更加详细描述土壊物理基本参数与导热率之间的关系,并且针对不同的土壤质地,选取合适的
改进模型能够更加准确地计算土壤导热率。
关键词:土壕;模型;含水率;土境物理基本参数;土壤导热率模型;政进模型
coi:10.11975ssn.1002-6819.20]6.02.019
中图分类号:S152
文献标志码;A
文章编号:1002-6819(2016)-02-0127-07
苏李君,王全九,王铄,王卫华.基于土壊物理基本参数的土壤导热率模型[J].农业工程学报,2016,32(2)
127-133.doi:10.11975/jisn.1002-6819,2016,02.019htpi/www.tcsae.org
Su Lijun, Wang Quanjiu, Wang Shuo, Wang Weihua. Soil thermal conductivity model based on soil physical basic parameters
Transactions of the Chinese Society of A icul ural En ineerin(Transactions of the CSAE), 2016, 32(2): 1-133(in Chinese
withEnglishabstract)doi10.11975/j.issn.10026819.2016.02.019http://www.tcsae.org
同类型土壤的颗粒组成、有机质含量对模型参数取值的
影响仍需进一步深入研究。
土壤导热率是土壊热性质的重要指标之一,也是土
本文采用热脉冲方法测定原状土土壤导热率,分析
壤的水、热、溶质耦合数值模型的重要参数,如何快速了土壤颗粒组成对导热率的影响,建立了导热率与饱和
准确估算土壤导热牽成为研究土壤热性质的主要内容之度、容重、土壤颗粒组成和有机质之间的关系,提出了
目前,国内外学者提出了很多间接估算模型,用于改进的Cote- Konrad模型和改进的 Lu-ren模型,为简单、
描述导土壊热率与土壤质地、容重、含水率、有机质之快速获取土壤导热率提供参考。
间的关系210,常用的间接估算模型有两类:经验模型2
和半理论模型?。经验模型主要有 Chung-horton模型和
材料与方法
Campbell模型,分别建立了导热率与土壤含水率之间的1.1试验土样
关系,这类模型计算简单,但由于不同地区士质的差异,
本文试验数据分别来自陕西省神木、米脂、安塞、宜
模型参数取值存在不确定性,使得计算值与实测值误差川、洛川、长武、商南、安康及甘肃省张掖,各个试验区
较大。半理论模型主要有 Johansen模型、CGte- Konrad的概况参照文献。本文采用米脂、神木(秒壤土)、安
模型和Lu-Ren模型9,分别建立了导热率与土壤饱和度塞、宜川、长武5个地点的数据作为模型构建样本,神木
之间的关系,这类模型有一定理论基础,且针对不同十(砂十)、商洛、川、安康和张掖5个地点的数据作为榆
壤质地给定了模型参数值,但对于不同的土壤颗粒和有验样本。试验地土样质地分类及相关参数如表1所示。
机质含量,模型参数取值也不同,导致了模型应用具有1.2试验方法
定的局限性。总的而言,不同模型各具优缺点,但不
为了研究原状土?热率的变化特征,在试验地里利
用环刀采样,每个测量点布设情况为:设定为2列,每
收稿日期:2015-11-12修订日期:2015-12-15
列10个测点,共20个测点,步长为3m,每个测点设置
基金项目:国家自然科学基金资動项目(51190514012514021)4种质量含水率,含水率大小以测蜇时的实测值为准(即
西安理工大学博士启动基金资助项目(109-256211421)
作者简介苏李君,讲师,博士后,从事农业水十工程和微分方程数值解研在测量完毕后实测出环刀内土样的实际含水率),为减
究。西安西安理工大学理学院,710054.Emal:slunk@163.com
少环境温度变化对探针测量影响所帯来的误差,在测点
※通信作者:王全九,教授,主要从事农业水土工程研究。西安西安理工上方覆盖遮光的塑料帆布。
大学水利水电学院,710048。 ERPAI: wquanjlu(@l63com
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