利用MATLAB拟合van Genuchten方程参数的研究.pdfVIP

利用MATLAB拟合vanGenuchten方程参数的研究① 杨改强， 霍丽娟， 杨国义， 李一菲， 钱天伟。 (太原科技大学环境科学研究所，太原030024) 摘要： 数．分别拟合了van 码短、收敛性好等特点，特别是在实测数据较少的情况下。MATLAB的拟合结果甚至优于RETC和REDT． 关键词：VailGenuchten：土壤持水曲线；MATLAB；拟合 中图分类号：S152．7 在土壤物理学、地下水水文学及土壤环境学中， 单形调优法作为优化手段。编制了相关的计算程序 土壤的水力传导率是最基本的水动力学参数，而土壤 REDT，对van 持水曲线(SWRC)又是获得土壤的水力传导率常用进行了优化拟合。并与van 的手段【l】，因此土壤持水曲线参数的确定有着非常重 程序的计算结果进行了对比，该软件对初值不需要太 要的意义。 高要求，但是需要一定数量的实测数据点，在实测数 迄今人们己提出了许多经验公式来描述土壤持水 据点较少时，程序运行也会出现不合理结果。 总之，目前国内外对于土壤持水曲线参数拟合已 曲线，比较常用的有：Brooks．Corey模型【2】、Gardner 模型3—41、vanGenuchten模型阁和Gardner-Russo模有较多的研究，但鉴于程序源代码或软件的不公开性 型【61等。徐绍辉等【7】对此4个模型的适应性进行了分和程序本身的一些弱点，迄今为止还没有一种普遍适 析认为vanGenuchten模型无论是对粗质地土壤，还用的应用软件，使得很多土壤专业工作者不得不自己 是较黏质地的土壤，其拟合效果均较好；夏卫生等【s】 重新编制程序，花费了大量精力。而MATLAB软件是 通过对国内外土壤水动力学参数研究结果进行分析也 科技工作者广泛使用的一种软件，已经包括了大量的 得出，该模型不仅拟合效果较好，并能和土壤的机械 拟合函数，这就可能使我们的参数拟合的工作大大简 组成和土壤体积质量等联系起来，从土壤本身特性上 化，不需要再去考虑参数拟合的基本方法，花费大量 找到其含义。 时间编制拟合程序。因此，有必要对MATLAB中的多 目前，对于土壤持水曲线的拟合最常见的为vail种函数拟合土壤持水曲线参数的效果进行比较，从而 Genuchten等【9J开发的RETC程序，该软件采用了最确定比较高效、精确的几种方法。 速下降法求解：马英杰掣10】利用阻尼最小二乘法求解 1 vall Genuchten模型概述 vall Genuchten方程参数，拟合了描述土壤持水曲线的 van vail Genuchten模型的具体表述为： Genuchten方程参数，同时与非线性单纯形法拟 合结果进行了比较；李春友等Ill】运用单纯形调优法， 拟合了v孤Genuchten参数，模型采用了VisualBasic p=6l+瓜O,--开Or (1) 语言进行编程。需要注意的是以上程序只有在给出尽 可能好的参数初始估计值时，才可以有效地拟合出结 式中，0为土壤含水量，h为4-壤负压值，良为残余 果，因此使用起来不是十分方便。钱天伟等【12】采用 含水量，良为饱和含水量，a和刀为土壤持水曲线拟 发专项基金项目，山西省太原科技大学校青年基金项目和太原市科技明星专项基金项目资助． ’通讯作者(twqian@sohu．corn) 作者简介：杨改强(1982一)，男，山西临汾人，硕士，助教，主要从事水分运动模拟及软件设计．E-mail：ygq99@163．姗 万方数据 第2期 杨改强等：利用M棚，AB拟合vailGenuchten方程参数的研究 269 合形状参数，肌=卜l伪。