理论教育 田间反演参数的数值模拟及比较在设施种植

田间反演参数的数值模拟及比较在设施种植

时间:2023-10-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:剖面的土壤含水量模拟值和实测值之间也较为接近,尤其是较好地模拟出了表层土壤含水量的变化;在整个反演时间序列中,2007年11月10日至2007年11月16日的含水量变化模拟效果较好;反演期间各层的土壤含水量的RMSE值为反演得到的土壤含盐量与实测值之间有一定的偏差,但整体的趋势比较符合,由于土壤盐分的空间变异性比较大,因此结果也相对可以接受。

田间反演参数的数值模拟及比较在设施种植

1.模型参数反演方法

模型参数的反演算法采用Marquardt-Levenberg优化算法,该算法被验证能够有效地对非线性拟合问题进行反演,并为程序所利用(Kool等,1987;Simunek等,1998)。模型用来反演的目标函数为(Simunek等,1998):

式中:mq是不同测量数对的数目;nqj是特定测量数对的数目;代表在时刻t时第j个测量在位置x处的测量值;qj(x,ti,b)代表相应的模型预测值;vj和wi,j为对应的权重

2.模型参数反演结果

由于模型中的水力和溶质参数较多,且各个参数间具有一定的相关性,因此在参数反演中找到唯一解并不总是可能的,因此,为了尽可能减少反演参数的数量,将土壤层按照犁底板结层分为上下两层的土壤参数进行拟合。参数反演所采用的数据为CL10从2007年10月1日至12月24日的地下水和土壤含水量的数据。反演结果如图6-5~图6-8所示。

图6-4 BEST试验参数的Hydrus模拟结果

图6-5 模拟(线)与实测(点)地下水埋深对比(www.daowen.com)

图6-6 模拟(线)与实测(点)剖面土壤含水量对比

图6-7 模拟(线)与实测(点)土壤含水量时间序列对比

图6-8 模拟(线)与实测(点)土壤含盐量时间序列对比

从图中可以看到,利用反演参数得到的地下水埋深值与实测值比较接近,在几个极值点都吻合良好,决定系数R2达到了0.98,RMSE值为6.136cm。剖面的土壤含水量模拟值和实测值之间也较为接近,尤其是较好地模拟出了表层土壤含水量的变化;在整个反演时间序列中,2007年11月10日至2007年11月16日(此期内发生了一次灌水和一次降雨)的含水量变化模拟效果较好;反演期间各层的土壤含水量的RMSE值为反演得到的土壤含盐量与实测值之间有一定的偏差,但整体的趋势比较符合,由于土壤盐分的空间变异性比较大,因此结果也相对可以接受。表6-2给出了反演得到的土壤参数(*为反演中得到的水分参数)。

表6-2 反演得到的土壤参数

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