一种基于多重分形的土壤水分特征曲线模拟方法
专利汇可以提供一种基于多重分形的土壤水分特征曲线模拟方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于农业技术领域，具体说，涉及一种基于多重分形的 土壤 水 分特征曲线模拟方法，包括：获取土壤数字图像；对所述土壤数字图像进行处理，获取土壤孔隙分布特征数据，并计算土壤孔隙分布的多重分形参数；根据土壤孔隙直径与土壤毛管吸 力 方程确定土壤水分特征曲线中压力 水头 与土壤孔隙半径之间的关系；建立压力水头与土壤孔隙半径多重分形参数的奇异性指数函数，并对所述函数进行积分变换，获得土壤水分特征曲线模型。本发明基于多重分形方法，充分考虑考虑土壤结构对水分特征曲线模拟的影响，提高了土壤水分特征曲线的模拟 精度 。，下面是一种基于多重分形的土壤水分特征曲线模拟方法专利的具体信息内容。
1.一种基于多重分形的土壤水分特征曲线模拟方法，其特征在于，包括：
步骤1，获取土壤数字图像；
步骤2，对所述土壤数字图像进行处理，获取土壤孔隙分布特征数据，并计算土壤孔隙分布的多重分形参数；
步骤3，根据土壤孔隙直径与土壤毛管吸力Young-Laplace方程确定土壤水分特征曲线中压力水头与土壤孔隙半径之间的关系，具体包括：
假设土壤的孔隙分布分数Pi包含在孔隙当中，并用孔隙半径ri进行估计：
式中c1为经验常数，αi为奇异性指数；
孔隙半径ri、奇异性指数为αi的孔隙数目Ni之间满足下式：
式中c2为经验常数，f(αi)为具有奇异性指数αi的孔隙分形维数，设定多孔介质的所有孔隙中经验常数c1和c2相等，Pi的值只随αi值变化，则包含在所有孔隙当中的部分孔隙可以表示为：
对(3)式积分有：
式中αmax和αmin分别为奇异性指数α的最大值和最小值；
确定α和f(α)之间的关系，用下面的公式来描述他们之间的关系：
式中α0＝(αmax+αmin)/2；
根据土壤毛管吸力Young-Laplace方程获取土壤孔隙半径与压力水头之间的关系，所述土壤毛管吸力Young-Laplace方程为：
式中：h为压力水头；r为土壤孔隙半径；σ为表面张力；ω为接触角，在25℃时，水的表面张力σ取0.075N/m，接触角ω取0°，则：
式中h是压力水头；
步骤4，建立压力水头与土壤孔隙半径多重分形参数的奇异性指数函数，并对所述函数进行积分变换，获得土壤水分特征曲线模型，具体包括：
将式(5)、(7)代入式(4):得：
通过对式(8)的数值积分得到相应于某压力水头h的土壤含水量θ(h)，即：
式中：hmin是相应于最小孔隙的压力水头，a1和a2表示为：
假定土壤孔隙半径r达到最大孔隙半径rmax时的土壤含水量θ(r)等于饱和含水量θs，相应于最大孔隙半径rmax的压力水头hmax为进气口压力，饱和含水量用下式估计：
由式(9)和(11)可以得到由参数θs，αmax，αmin，hmin和hmax表示的土壤水分特征曲线模型：
式(12)即为基于多重分形的土壤水分特征曲线模型。
一种基于多重分形的土壤水分特征曲线模拟方法
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