PDF《方差土壤溶质运移参数估计图解方法*》

1 190 和1204g cm -

3 . 实验土柱长分别为

10 和5cm, 两种土壤孔隙度分别 为0488

1 和0

502 3, 孔隙水流流速分别为

0 170

2 和0027

5 cm min -

1 .利用浓度穿透曲线数据, 由式 ( 7) 计算测量点上浓度导数, 并插值计算其他各点导

5 期 刘春平等: 土壤溶质运移参数估计图解方法

717 数形成如图

3、 图4的斜率曲线. 表1假设算例图解法参数估计结果 Table

1 Results of parameter estimation for hypothetic examples Pe 值Pectle 参数 R 统计值 Statistic values of parameter R 参数 D0 统计值( cm2 min-

1 ) Statistic value of parameter D0 相对误差( % ) Relative error 平均值 Mean 方差 Deviation 平均值 Mean 方差 Deviation 参数 R Parameter R 参数 D0 Parameter D0

60 1

000 34

2 168 10-

5 0

050 16

4 861 10-

2 0

274 5

316 12

1 003

10 1

967 10-

5 0

049 48

1 351 10-

2 0

811 4

040 4

1 001

36 3

012 10-

5 0

050 23

2 471 10-

2 0

936 3

460 图3红壤中 dc/ dt 和t1.5 dc/ dt 随时间的变化 Fig.

3 dc/ dt and t1.5 dc/ dt changing with the time in red soil 图4水稻土中 dc/ dt 和t1.

5 dc/ dt 随时间的变化 Fig.4 dc/ dt and t1.5 dc/ dt changing with the time in paddy soil 由于测量误差, 实测浓度所形成的斜率曲线有些 不规则, 但都能够反映斜率曲线的主要特征如单峰曲 线、 t

1 5 dc/ dt~ t 落后于dc/ dt~ t 曲线等.本例计算 结果表明, 图解法对计算参数 U( 或延迟因子 R) 比较 稳定, 对于红壤和水稻土, 参数 U 相对于该参数平均 值的方差为

3 414%和2847%, 最大方差为

6 712%. 但各组数据计算的参数 D( 或弥散系数 D0) 值的波动 比较大, 红壤和水稻土 D0 的平均方差为

11 930% 和13 430%.为了比较图解法在实际应用中的可能性, 采用 CXTFIT 程序、 等斜率法和图解法三种方法估计 运移参数.CXTFIT 程序是由解析解计算浓度, 并运 用最小二乘法拟合计算和实测浓度, 因此它属于统计 学方法;

等斜率法也是利用插值函数计算各个点上的 斜率值后, 通过利用 dc/ dt ~ t 单峰曲线上斜率相等 的两点或两点以上的斜率值计算运移参数, 它是一种 确定性方法.三种方法参数估计结果如表

2 所示. 由表

2 可知, 图解法参数估计结果与 CXTFIT 法十分 接近, 证明该方法在实际运用中是可行的.在参数估 计结果中, 三个方法估计红壤的延迟因子都小于 1, 说明红壤 SO2-

4 产生了解吸作用.红壤采样点位于长 沙区岳麓山下.长沙市是我国酸雨污染最严重的城 市之一, 空气中的 SO2 随雨水降落到地表, 部分以 SO2-

4 的形式被红壤吸附.水稻土中三个方法估计的 延迟因子都大于 1, 水稻土源自于长江冲积物, 采样 点位于洞庭湖区安昌垸, 几乎没有工业污染, 土壤偏 碱性, 故在穿透实验中对溶液中 SO2-

4 有吸附作用. 红壤和水稻土的导水率分别为

0 083

07 和0013

82 cm min -

1 , 红壤的孔隙水流速度较水稻土几乎大一个 数量级, 因此, 表2中红壤弥散系数的估计值较水稻 土要大一个数量级.

4 结论本文在分析浓度斜率曲线特征的基础上提出的 溶质运移参数估计图解方法, 从上面的分析论证可 知, 本文提出的方法与其他确定性方法的物理基础相 同, 所利用的基本数据以及斜率曲线的计算方法也与 斜率法基本一致. 不同的是, Yamaguchi的斜率法只