發(fā)布時間：2020-10-25 03:38

　　 土壤水通量參數(shù)對于研究和制定農(nóng)業(yè)灌溉制度、維持區(qū)域水資源可持續(xù)利用具有重要的實踐和理論意義�？焖贉�(zhǔn)確地獲取土壤水通量有助于農(nóng)業(yè)和生態(tài)水資源管理從科學(xué)研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。熱脈沖-時域反射技術(shù)(TDR)法是近年來被廣泛應(yīng)用于快速測定土壤水通量的方法之一。由于熱脈沖-TDR法具有不受土壤類型限制,不破壞土體,分辨率高,可實現(xiàn)多點無人值守監(jiān)測等優(yōu)勢,具有廣泛的應(yīng)用前景和價值。然而,關(guān)于熱脈沖-TDR法測定土壤水通量的不確定性的研究鮮有報道。本文主要通過熱脈沖-TDR法進(jìn)行飽和土壤水通量測定的數(shù)值模擬算例和室內(nèi)水通量柱體實驗,利用基于貝葉斯理論的馬爾科夫鏈蒙特卡羅(Markov Chain Monte Carlo MCMC)方法來研究量化熱脈沖法測定土壤水通量過程中各種未知參數(shù)(加熱強(qiáng)度、探針間距、導(dǎo)熱率以及水通量等)的不確定性,對熱脈沖-TDR法計算飽和土壤水通量的各種方法進(jìn)行了對比分析,主要結(jié)論如下:(1)對熱脈沖-TDR法校正試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明,MCMC算法可以準(zhǔn)確地識別實驗過程中由于制作和操作等原因?qū)�加熱�?qiáng)度以及探針間距造成的誤差,并給出合理的不確定性范圍,具有一定的參考意義。(2)數(shù)值模擬結(jié)果表明,貝葉斯分析方法能夠給出的最大后驗估計值與真實水通量值非常接近,后驗置信區(qū)間也能覆蓋真實水通量;而對于傳統(tǒng)的熱脈沖分析方法,包括最大無量綱法(maximum dimensionless temperature difference,MDTD)、比率法(Td/Tu)、上游或下游最高溫度時間法,其中最大無量綱法和比率法只能給出一個最優(yōu)估計值,且誤差大于貝葉斯分析方法結(jié)果,而上游或下游最高溫度時間法不能準(zhǔn)確估計水流通量。(3)飽和柱體實驗結(jié)果表明,由于優(yōu)先流的存在,貝葉斯分析方法和傳統(tǒng)熱脈沖計算方法給出的水通量結(jié)果與實際測定的平均水通量都有不同程度的偏離。不同流速設(shè)定下,貝葉斯分析方法給出的最大后驗估計值與平均水通量均有很好的線性相關(guān)性(決定系數(shù)在0.96以上)。但由于本研究使用到的貝葉斯分析方法較為簡單,只考慮了觀測誤差,并未考慮系統(tǒng)性模型的誤差。此外對于觀測噪聲,直接假定為高斯分布。因此與其他方法相比,貝葉斯分析方法在處理實際實驗數(shù)據(jù)時并沒有明顯優(yōu)于其他方法。(4)熱脈沖數(shù)據(jù)的匹配驗證表明,貝葉斯分析方法給出的不確定性區(qū)間基本能覆蓋實測數(shù)據(jù),而傳統(tǒng)的熱脈沖分析方法只能給出單一的溫度數(shù)據(jù)匹配結(jié)果。貝葉斯分析方法可以有效地量化熱脈沖信號的不確定性。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S152.7
【部分圖文】：

正視圖?側(cè)棚??圖２－１探針固定示意圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｐｒｏｂｅ?ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ??１?Ｊ???同軌道線????熱敏電阻???加熱絲??異上?＂■?熱敏電阻??——？?ｊ?＿—｝－？—??圖２－２熱脈沖探針圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｐｕｌｓｅ?ｐｒｏｂｅ??熱脈沖探針長４０?ｍｗ、直徑２?ｗｍ，間距為６?ｗｚｍ，加熱絲制作截取的長度為??２１４ｍｍ。將加熱絲兩端用導(dǎo)線焊接后等分４段后塞入空心鋼管中，用注射器注入??環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行固定后就制成一根加熱針，將熱敏電阻塞入鋼管中指定位置后注??入環(huán)氧樹脂膠干燥固定后就制成一根溫度針，將兩根溫度針和一根加熱針（加熱??９??

—？?ｊ?＿—｝－？—??圖２－２熱脈沖探針圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｐｕｌｓｅ?ｐｒｏｂｅ??熱脈沖探針長４０?ｍｗ、直徑２?ｗｍ，間距為６?ｗｚｍ，加熱絲制作截取的長度為??２１４ｍｍ。將加熱絲兩端用導(dǎo)線焊接后等分４段后塞入空心鋼管中，用注射器注入??環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行固定后就制成一根加熱針，將熱敏電阻塞入鋼管中指定位置后注??入環(huán)氧樹脂膠干燥固定后就制成一根溫度針，將兩根溫度針和一根加熱針（加熱??９??

?第２章研究內(nèi)界弓方法??針在中間）按間距６?ｍｍ平行固定后就制成一根熱脈沖探針，具體如圖２－２所示。??２．２．２?—維土柱水分入滲實驗裝置??（１）
【參考文獻(xiàn)】

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1 駱乾坤;吳劍鋒;楊運;吳吉春;馬淑芬;;基于DREAM算法的含水層滲透系數(shù)空間變異特征識別[J];南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué));2016年03期

2 陸森;張勁松;孟平;孫世友;;熱脈沖技術(shù)測定土壤熱通量的原理和方法[J];林業(yè)科學(xué)研究;2014年05期

3 王超;束龍倉;魯程鵬;;滲透系數(shù)空間變異性對低滲透地層中地下水溶質(zhì)運移的影響[J];河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年02期

4 李娜;任理;唐澤軍;;降雨入滲條件下厚包氣帶土壤水流通量的模擬與分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2013年12期

5 魯新蕊;龔元石;;熱脈沖技術(shù)估算土壤水流通量評價[J];土壤學(xué)報;2011年05期

6 陸樂;吳吉春;;地下水?dāng)?shù)值模擬不確定性的貝葉斯分析[J];水利學(xué)報;2010年03期

7 李志新;許迪;李益農(nóng);章少輝;;畦灌施肥地表水流與非飽和土壤水流-溶質(zhì)運移集成模擬:Ⅰ模型[J];水利學(xué)報;2009年06期

8 任圖生,邵明安,巨兆強(qiáng);利用熱脈沖時域反射技術(shù)測定土壤水熱動態(tài)和物理參數(shù)Ⅱ.應(yīng)用[J];土壤學(xué)報;2004年04期

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1 郜建英;利用熱脈沖-TDR技術(shù)確定飽和土壤中水流通量及其與熱彌散和溶質(zhì)彌散的關(guān)系[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

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1 石曉蕾;馬爾科夫鏈蒙特卡羅法（MCMC）在van Genuchten模型參數(shù)不確定性分析中的應(yīng)用[D];青島大學(xué);2012年

本文編號：2855407