土壤水通量參數(shù)對(duì)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(shí)踐和理論意義。快速準(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(shí)域反射技術(shù)(TDR)法是近年來被廣泛應(yīng)用于快速測(cè)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(shí)現(xiàn)多點(diǎn)無人值守監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì),具有廣泛的應(yīng)用前景和價(jià)值。然而,關(guān)于熱脈沖-TDR法測(cè)定土壤水通量的不確定性的研究鮮有報(bào)道。本文主要通過熱脈沖-TDR法進(jìn)行飽和土壤水通量測(cè)定的數(shù)值模擬算例和室內(nèi)水通量柱體實(shí)驗(yàn),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(cè)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(duì)熱脈沖-TDR法計(jì)算飽和土壤水通量的各種方法進(jìn)行了對(duì)比分析,主要結(jié)論如下:(1)對(duì)熱脈沖-TDR法校正試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明,MCMC算法可以準(zhǔn)確地識(shí)別實(shí)驗(yàn)過程中由于制作和操作等原因?qū)訜釓?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(yàn)估計(jì)值與真實(shí)水通量值非常接近,后驗(yàn)置信區(qū)間也能覆蓋真實(shí)水通量;而對(duì)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(shí)間法,其中最大無量綱法和比率法只能給出一個(gè)最優(yōu)估計(jì)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(shí)間法不能準(zhǔn)確估計(jì)水流通量。(3)飽和柱體實(shí)驗(yàn)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(jì)算方法給出的水通量結(jié)果與實(shí)際測(cè)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(yàn)估計(jì)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(cè)誤差,并未考慮系統(tǒng)性模型的誤差。此外對(duì)于觀測(cè)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(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)并沒有明顯優(yōu)于其他方法。(4)熱脈沖數(shù)據(jù)的匹配驗(yàn)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(shí)測(cè)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(hào)的不確定性。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(shí)驗(yàn)裝置??（１）
【參考文獻(xiàn)】

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1 駱乾坤;吳劍鋒;楊運(yùn);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(shí)別[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(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(cè)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(duì)低滲透地層中地下水溶質(zhì)運(yùn)移的影響[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào)(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(bào);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(píng)價(jià)[J];土壤學(xué)報(bào);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(bào);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(yùn)移集成模擬:Ⅰ模型[J];水利學(xué)報(bào);2009年06期

8 任圖生,邵明安,巨兆強(qiáng);利用熱脈沖時(shí)域反射技術(shù)測(cè)定土壤水熱動(dòng)態(tài)和物理參數(shù)Ⅱ.應(yīng)用[J];土壤學(xué)報(bào);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(hào)：2855407