如果您无法下载资料,请参考说明:
1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币
2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费
3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开
第14卷第5期水科学进展Vol114,No152003年9月ADVANCESINWATERSCIENCESep1,2003土壤非饱和导水率模型中参数的敏感性分析李毅1,2,邵明安1,2,王文焰3,王全九3中国科学院(11中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;21水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100;31西安理工大学水资源研究所,陕西西安710048)摘要:针对邵明安根据再分布过程得出的非饱和导水率模型,对其中参数的敏感性进行分析,通过实测资料计算非饱和导水率对不同参数的敏感度,对比参数对非饱和导水率的影响程度。研究表明采用线性关系表示土壤湿润剖面的平均湿度和湿润锋处湿度之间的关系时,非饱和导水率对参数的敏感性比其他参数高得多。关键词:土壤;非饱和导水率模型;敏感性分析;参数中图分类号:S152文献标识码:A文章编号:100126791(2003)052593205土壤导水参数的推求目前已有不少方法,用入渗、蒸发及再分布过程均可求得土壤导水参数[1~4]。邵明安[3]忽略滞后效应,假定土壤湿润剖面的平均湿度和湿润锋处湿度之间存在某种确定的函数关系且土壤水分运动参数只是含水率的函数,推求了垂直一维和水平一维再分布条件下的导水率函数。经过不同非饱和导水率测定方法的对比,证明该方法不但具有一定的理论性,而且有较高的准确度,测定的范围也较宽[4]。垂直一维再分布条件下的邵明安导水率模型表示为[3]-ΔθC(θ)Vzk(θ)=(1)5θ-C(θ)5z邵明安采用3种函数形式表示了土壤湿润剖面的平均湿度和湿润锋处湿度之间的关系。采用线性函数、幂函数和指数函数形式预报导水率的精度并不相同。如对粉壤土来说,当入渗结束的湿润深度确定时,对不同函数关系确定的湿润锋湿度来说,其他有关参数也是唯一的,但采用3种函数关系得出的导水率与采用土壤水分特征曲线和扩散率计算的导水率相比并不相同,如图1所示。由图1可见,采用线性函数和幂函数预报导水率精度相对更好。当然,对其他入渗湿润深度来说,采用线性关系则不一定最好,实际上不同湿润深度范围下采用不同的函数关系精度不一。图1非饱和导水率的比较θ在邵明安导水率模型中,除入渗结束时的湿润深度之外,还含有其Fig11Comparisonofk()他几个参数,这些参数都在不同程度上影响导水率值,因此导水率模型中的影响因素不唯一。目前对该导水率模型中各参数的影响程度还不确定,因此有必要作相应的敏感性分析,以便确定哪些参数导水率的变化趋势影响较大,从而找到这种模式下导水率的敏感性因素。收稿日期:2002206210;修订日期:2002210220基金项目:国家自然科学基金重大研究计划(90102012);国家杰出青年科学基金资助项目(40025106);黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室基金资助项目(10501)作者简介:李毅(1974-),女,陕西武功人,中国科学院地理科学与资源研究所博士后。主要从事微观水土过程的研究。E2mail:liyimm@1631net594水科学进展第14卷本文只对采用线性关系表示平均湿度与湿润锋处湿度之间关系时的导水率模型中参数的敏感性作分析,采用其他函数关系表示平均湿度与湿润锋处湿度关系时的导水率模型中,参数敏感性也可用类似的方法分析。1敏感性分析的基本理论敏感性分析是一种不确定性分析方法。为不失一般性,将导水率函数表示为k=f(x1,x2,⋯,xi,xn)(1)式中k为非饱和导水率;xi为第i个影响因素;n为影响导水率因素的个数。当所有因素都发生变化,分别由x1,x2,⋯,xi变为x′1,x′2,⋯⋯,x′i,变化量分别为Δx1,Δx2,⋯,Δxi时,x′1=x1+Δx1,x′2=x2+Δx2,⋯,x′i=xi+Δxi,则导水率k也发生相应变化,由k变为k′,则可用Δk=k′-k表示所有因素变化共同造成的k的变化量。利用多元函数的泰勒展开式为5k5k5kΔk≈Δx1+Δx2+⋯+Δxi(2)5x15x25xi5k式中为xi对k的偏导数;Δxi为xi的变化量。5xi如果只有xi因素改变,其它因素都不发生变化,即Δxi≠0,Δxj=0,j≠i,则导水率k的变化量记为Δki,是Δxi对k的影响值,表示为5kΔki≈·Δxi(3)5xiN显然ΔΔΔ⋯ΔΔ。,k=k1+k2++ki=6kii=1定义k的变化量与因素xi的变化量之比为k对xi的敏感度Ai,则Ai=(Δki/k)/(Δxi/xi),其含义是第i个因素xi变化1个百分点,将引起导水率改变Ai个百分点。Ai为正表示Δki与Δxi的变化方向相同。|Ai