發(fā)布時間：2020-10-25 03:38

　　 土壤水通量參數對于研究和制定農業(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。快速準確地獲取土壤水通量有助于農業(yè)和生態(tài)水資源管理從科學研究走向實際應用。熱脈沖-時域反射技術(TDR)法是近年來被廣泛應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,可實現多點無人值守監(jiān)測等優(yōu)勢,具有廣泛的應用前景和價值。然而,關于熱脈沖-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法進行飽和土壤水通量測定的數值模擬算例和室內水通量柱體實驗,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(加熱強度、探針間距、導熱率以及水通量等)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行了對比分析,主要結論如下:(1)對熱脈沖-TDR法校正試驗數據進行分析表明,MCMC算法可以準確地識別實驗過程中由于制作和操作等原因對加熱強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)數值模擬結果表明,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果,而上游或下游最高溫度時間法不能準確估計水流通量。(3)飽和柱體實驗結果表明,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性(決定系數在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據時并沒有明顯優(yōu)于其他方法。(4)熱脈沖數據的匹配驗證表明,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據,而傳統(tǒng)的熱脈沖分析方法只能給出單一的溫度數據匹配結果。貝葉斯分析方法可以有效地量化熱脈沖信號的不確定性。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S152.7
【部分圖文】：

正視圖?側棚??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??

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?第２章研究內界弓方法??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】

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本文編號：2855407