[口头报告]频域视角下农田土壤水分动态模拟及水力参数反演

频域视角下农田土壤水分动态模拟及水力参数反演
编号：1460 稿件编号：3337 访问权限：私有 更新：2023-04-10 17:33:27 浏览：169次 口头报告

报告开始：2023年05月07日 10:00 （Asia/Shanghai）

报告时间：12min

所在会议：[15B] 15B、水文地球科学 » [15B-1] 15B-1 水文地球科学

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摘要
土壤水分动态预测的模型研究大多是基于Richardson-Richards方程，进行时间和空间上的离散，同时考虑土壤水力性质的非线性关系进行迭代求解。长时间序列的土壤水分模拟需要大量的计算资源，并且土壤水分状态会随时间推移造成误差的累计。土壤水力参数（如饱和渗透系数）的估计直接决定了模拟土壤水分的精度，但是直接测量费时费力。土壤含水量和通量主要受周期性天气变化的通量驱动，可以从不同频率的谐波边界通量条件估计土壤水分的周期性变化。本研究在频域视角上推导了非均质土壤中一维垂向正弦土壤水和通量问题的解析解；同时，基于反演算法，利用不同频率下的土壤水分波动特征（振幅、相位差）来估计空间变化的饱和渗透系数。以标准数值模型为基准评估了提出解析解的准确性，相比已有模型，提出的模型在非均质土壤水波动问题上的模拟精度有了较大的提高。对于反演问题，首先分析了不同频率下监测点土壤水分波动的状态(振幅或相位差)与空间分布的饱和渗透系数之间的互相关关系。我们发现，饱和渗透系数与土壤水分波动的状态的空间互相关性随观测位置和频率的变化而变化，表明不同频率的土壤水分波动状态携带了水力参数的非冗余信息。在互相关关系的指导下，进行了几次反演实验，结果表明土壤水分波动的多频率数据有助于反演饱和渗透系数。根据蒙特卡罗模拟的结果，我们提出了在固定的空间观测位置和频率数组合下的多频率采样策略。本研究是首次尝试利用不同频率土壤水波动数据进行土壤水力参数估计的工作。
 
关键字
土壤水分；Richards方程；频率；参数估计；土壤分层
报告人
朱炅
学生 武汉大学

稿件作者
朱炅 武汉大学
查元源 武汉大学
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