土壤导气率瞬态模型关键参数s简化求解.pdfVIP

中国水利技术信息中心 2011全国高效节水灌溉先进设备与技术应用专刊 土壤导气率瞬态模型关键参数s简化求解 李陆生，张振华口，潘英华，任尚岗，朱敏，赵丽丽 (鲁东大学地理与规划学院山东烟台264025) 【摘要】Li Hailong瞬态导气率模型无需测量通过样品的气体通量，相对传统稳态测量 法具有测量时间短，对样品结构破坏小等突出优点。但模型的关键参数S即样品 密封端压力动态变化与时间t之间关系计算过程复杂，致使其应用较为不便。因 此，本文在LiHal long导气率测算模型基础上对参数S计算过程进行简化，并 用稳态法对简化后模型进行验证。室内对40组土样导气率测量结果表明：简化 解s0即与时间t的之间存在类似于Kirkham提出的瞬态模型线性关系；以原模 型参数S为标准，简化解sO与参数S相对误差变化幅度小于0．5％，两者数值接 近；稳态模型测算结果与根据简化解sO计算的瞬态模型结果之间具有极显著相 关性，相关系数为0．93。 【关键词】瞬态模型；稳态模型；简化解；导气率 中图分类号：S151．9+2文献标识码：B 1引言 空气和水共同存在于土壤各种孔 田间持水率时土壤导气率和饱和导水 隙中[1]，两者之间渗透性关系紧密 率之间存在对数线性关系，验证了通 [2]，通过测量土壤导气率可获得给定 过测量导气率获得饱和导水率的可行 土壤饱和导水率和非饱和导水率的相 性。通过导气率预测饱和导水率的方 关信息[3][4]。Iversen等[5]研究了 法在需要多点测量饱和导水率的大田 三种不同质地土样的导气率与饱和导 土壤研究中尤其重要[7]，因为田间饱 水率的关系。Tuli等[6]研究原状土和和导水率的变异性通常较大(几个数 扰动土两种情况下的土壤导气率及导 量级)[8]，且测量耗时，效率低下， 水率随土壤含水率的变化特征。王卫 而土壤导气率相对容易测量，并且能 华等[7]研究长武地区土壤导气率及够充分反映土壤孔隙和土壤结构特征 其与导水率的关系，认为含水率接近 [9一lO]。土壤导气率作为重要的土壤 12 中国水利技术信息中心 2011全国高效节水灌溉先进设备与技术应用专刊 物理性质，是影响土壤肥力的因素之 导气率测算模型中关键参数S计算过 一，对作物种子发芽、出苗、后期成 程进行简化，并对简化后模型测算结 长与成熟以及作物对养分吸收等影响 果用测量技术成熟的稳态导气率测算 较大[1]。 模型进行验证。 通常采用稳态法测量土壤导气 2理论推导 率，在研究土体的一端持续施加稳定 LiHailong利用样品密封端压力 气压E1 1-13]，测量通过土体的气体通与时间的动态变化关系推导出沥青导 量，根据土壤空气渗透量得到导气率。 气率计算公式，见式(1)，该公式中 该方法测量技术成熟，试验时需压缩 压力变化与时间之间关系理论分析是 机等相关设备提供稳定气压，并用流 基于扩展的达西定律气体运动方程和 量计等仪器测量通过样品的气体通 理想的气体流动定律。 量，所需试验设备较为昂贵，携带不 f Ln(c．p(t)-Patm)：…APatmk 烈r，+PatmVZl2 方便。因此，相关研究者提出瞬态土 (1) 壤导气率测算模型，瞬态测量