水分持留曲线

✍ dations ◷ 2025-07-11 15:16:39 #土壤物理学,迟滞现象

水分持留曲线描述土壤含水量θ和土壤水势ψ之间的关系。不同类型土壤的水分持留曲线都是特异的,因此该曲线也被叫做土壤水分特征曲线。

该曲线常被用来估计土壤蓄水量、对植物的供水能力(田间持水量)以及土壤团聚体稳定性。由于水进入和离开土壤孔隙具有迟滞效应,润湿和干燥曲线也可以区分开。

水分持留曲线的总体特征如图所示,该图横纵坐标分别为体积含水量θ和基质势 Ψ m {\displaystyle \Psi _{m}} 。在势能接近0处,土壤接近饱和,水分主要由毛细作用力保持在土壤中。当θ逐渐变小,水的结合力增强,在更小的势能处(负值的绝对值变大,即接近凋萎点(英语:Permanent wilting point)),水被紧紧留存在最小孔隙中、谷粒的接触点间,以及被土壤吸附力保留在颗粒表面形成一层水膜。

砂土中的水主要是靠毛细作用来吸收的,因此在较高(较小绝对值)势能下,大部分水会流失。然而黏土由于粘附和渗透的存在,会在较低势能下才释放水分。在任意势能下,泥煤土的水含量通常比黏土要高,而后者的含水量一般比砂土高。任意土壤的持水性都和土壤孔隙度以及土壤结合力的特性有关。

有多种模型可以用来描述水分持留曲线的形状,其中一种是van Genuchten模型:

其中

基于上述参数化方式,我们构建了一个能够对不饱和导水率-饱和-压力关系作出预测的模型。

1907年,物理学家埃德加·白金汉姆(英语:Edgar Buckingham)(Edgar Buckingham)利用从砂土到黏土质地各不相同的六种土壤,建立了第一条水分持留曲线。实验所用土壤柱有48英寸高,在距离土壤柱地段2英寸的位置,通过周期性地利用侧管补充水分,保持了一个稳定的水位。土壤柱的上端是封闭的以防止蒸发。

范格鲁切腾(Van Genuchten)参数( α {\displaystyle \alpha } n {\displaystyle n} )可以通过田间或室内实验来确定。一种方法是瞬时剖面法,利用该方法可以测定在一系列吸水压力 ψ {\displaystyle \psi } 下的土壤含水量 θ {\displaystyle \theta } (或有效饱和度 S e {\displaystyle Se} )。由于该方程的非线性特征,诸如非线性最小二乘法等数学技巧能够用来解出范格鲁切腾参数。被估计参数的精确度取决于已有数据集( θ {\displaystyle \theta } ψ {\displaystyle \psi } )的质量。

相关

  • ICD-9编码列表 (460–519)医学导航: 呼吸系统解剖(n, x, l, c)/生理/发育病理(c, p)/先天/肿瘤, 症状/人名体征, 创伤手术, 药品(R1/2/3/5/6/7)
  • 碳氮氧循环碳氮氧循环(CNO cycle),有时也称为贝斯-魏茨泽克-循环(Bethe-Weizsäcker-cycle),是恒星将氢转换成氦的两种过程之一,另一种过程是质子-质子链反应。在质量像太阳或更小些的恒星中,
  • 世界拱桥列表本列表按照拱桥的主跨长度进行排列。主跨长度是对比拱桥规模的最常用参数,而主跨更大并不一定代表拱桥的总长度也更大,主跨的大小通常与桥梁设计与建造的工程复杂性并无太大关
  • 视锥细胞视锥细胞(英语:cone cell)是视网膜上的一种色觉和强光感受细胞,视细胞的一种,因树突为锥形故称。人类每只眼球视网膜大约600-700万的视锥细胞,大多分布在视网膜黄斑处,周围逐渐减少
  • 银杏类银杏是一类种子植物,最早出现在晚古生代早二叠世,在侏罗纪和早白垩世最为繁盛,此后逐渐衰落。现在,银杏(Ginkgo biloba)是银杏类植物的唯一成员。银杏类植物为高大多枝落叶乔木、
  • 铜族固体、 液体、 气体11族元素(常称铜族元素)是指元素周期表上第11族(ⅠB族)的元素,位于10族元素和12族元素之间。11族元素包含铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、
  • 台南报恩堂坐标:22°59′34″N 120°12′13″E / 22.992823°N 120.203629°E / 22.992823; 120.203629台南报恩堂位于台南市中西区,于民国七十四年(1985年)11月27日公告为三级古迹。该斋
  • 北美自由贸易区北美自由贸易协议(英语:North American Free Trade Agreement,NAFTA,法语:Accord de libre-échange nord-américain,ALÉNA,西班牙语:Tratado de Libre Comercio de América del
  • 龙骑兵行动(1944年-1945年)龙骑兵行动是第二次世界大战中盟军于1944年8月15日在法国南部的入侵行动,也称普罗旺斯登陆。入侵是由美国第7军团部队与主要由法国第1军团组成的后续部队发起的
  • Google眼镜Google眼镜(Google Glass)是一款配有光学头戴式显示器(OHMD)的可穿戴式电脑,由Google开发,其目标是希望能制造出供给大众消费市场的普适计算设备。Google眼镜以免手持、与智能手机