中子水分僅測量土壤含水量,的隨機誤差,瞬時剖面法計算誤差分析

2021-01-08 王東東說時尚

影響瞬時剖面法計算精度的主要因素有兩方面中子水分僅測量士壤含水量的隨機誤差圖5.48表示11月2日~11月30日期間用ZFP方法計算入滲補給量絕對誤差值過程線其規律性比較明顯,計算入滲補給量絕對誤差值總是在零基準線的一定範圍內上下隨機擺動,由表522還可以看出,計算日入滲補給量的相對誤差變化範圍很大,但是把11月2日~11月30日作為一個計算,計算結果的絕對誤差為-3.02mm,相對誤差為-3%。

這一結果表明,絕對誤差值沒有超過計算日入滲補給量絕對誤差的隨機擺動範圍,而相對誤差顯著減小。實驗期間大量的物理模擬實驗資料都反映了這一規律性。這表明,不論計算時段的長短和時段內實際水分通量的大小,使用ZFP方法計算通量時只用到計算時段始、末的土壤剖面含水量分布資料,即使正常使用中子水分儀測量剖面含水量分布,也會因中子水分儀測量帶來的隨機誤差影響計算精度,而且這種影響造成的絕對誤差在一個固定的範圍內隨機擺動。所以在計算時段內實際水分通量越小,計算值的相對誤差越大。

計算時段內實際通量越大,其相對誤差就越小。解為上述兩部分的情況。曲線1是邊界通量累積曲線,定位邊界在85cm位置時,邊界通佔總量的比例較小,定位邊界在265cm深度時,邊界通量已接近總的人滲補給量,不管邊界通量佔入滲補給量多大的比重,邊界通量的累積曲線是相當光滑的,曲線2是邊界與潛水位之間土壤水分變化量累積曲線,這條曲線總是波動的,它類似於ZFP方法計算人滲補給量值的累積曲線的波動情況。

而實測入滲補給量累積曲線中並沒有這種波動,說明它是由中子水分儀測量土壤剖面含水量隨機誤差引起的邊界對通量計算的影響ZFP位置測量不準確對通量計算的影響在實際工作中由於負壓計的安裝位置,測頭間距和負壓計的工作狀況及負壓計質量等原因,ZFP位置的測量值Z0可能偏離實際位置Zo。假定Zo比zo深20cm,並且Zo與Zo之間在計算時段始、末的含水量的平均變化量為5%,那麼在邊界Zo處應有向下的通量為10mm,用ZFP方法計算入滲補給量就會偏小影響Q(x')計算精度的主要因素是非飽和土壤導水率K(6)和邊界Z位置在(4t)1內土壤含水量的平均值和土水勢梯度平均值的精確性。

物理模擬實驗表明,在計算時段內邊界位置的土壤含水量和土水勢梯度變化比較平穩時,使用ZFP方法原位測定K()用於邊界通量的計算效果比較好,在ZFP方法有效期,用ZFP方法和定位通量法計算人滲補給量可得到類似的效果,和實測值擬合的很好。但是在ZFP方法失效期情況則全然不同,在ZFP方法失效期的8月31日~9月8日僅8天時間,實際入滲補給量27.7mm,以85cm深度位置為定位邊界計算的入滲補給量,絕對誤差高達585mm,相對誤差為211%.在另一個ZFP方法失效期的10月20日~11月2日,實際入滲補給量只有7.72mm,而計算的入滲補給量達到3331mm,絕對誤差為2559mm,相對誤差為331.4%。

以上兩個ZFP方法失效期是8月31日和10月3日以後降雨入滲引起的,圖551、圖552分別表示丁兩次降雨引超85cm、105cm、205cm和265cm等深度的土壤含水量及水勢差測量值的變化過程線,圖5,51表明,8月31日降雨以後溼潤鋒到達85cm深度之前,85cm處兩端土水勢差的測量值迅速增加,當85cm處含水量增加時,測得的土壤水勢差又迅速減小。這一變化過程顯然是由於85cm位置的土壤水勢差是用75cm處和95cm處的兩支水柱式負壓計測量的。所以當溼潤鋒到達75cm與85cm位置之間時(圖553),75cm處水勢增加,土壤剖面水勢曲線由1變為2.這時85cm處土壤水勢梯度的實際值近似用直線的斜率表示,但是實際參於邊界通量計算的土水勢梯度的測量值為直線的斜率。

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