一种新颖的转换框架，用于描述双峰土壤水力特性

《European Journal of Soil Science》：A Novel Shifting Framework to Describe Bimodal Soil Hydraulic Properties

双模态土壤水力特性模型研究：提出基于范- Genuchten- Mualem模型改进的双模态框架，引入吸附力参数及大孔隙流修正，实验显示改进模型在持水曲线和渗透率曲线预测精度上分别达到0.008 cm3/cm3和0.200的RMSE值，优于传统模型。

　　

摘要

准确描述双模或多模土壤水力特性（SHPs）对于理解土壤水分流动过程至关重要。传统的双模模型基于毛细管理论，通常需要大量的经验参数，并且无法充分表征由重力驱动的大孔隙流动以及由吸附力维持的膜状流动。在这项研究中，我们提出了一种新的框架来描述双模SHPs，该方法摒弃了传统的单模模型。我们基于广泛使用的单模van Genuchten–Mualem（VGM）模型，引入了额外的吸附力效应，构建了一个新的双模土壤水力模型。所谓的VGM-Bi模型增加了两个参数，这些参数可以通过测量得到的土壤持水曲线（SWRC）轻松推导或确定，从而提高了模型的实用性。我们进一步提出了一个改进版本——VGM-Bi-Macro模型，通过使用略微负的基质势下的水力传导率值作为新的匹配点来考虑大孔隙效应。对25个土壤样本的评估表明，VGM-Bi模型能够准确捕捉双模SWRC，但在处理双模水力传导率曲线（HCCs）时存在困难。相比之下，VGM-Bi-Macro模型能够有效处理这两种情况。具体来说，VGM-Bi-Macro模型在估算HCCs时的平均均方根误差（RMSE）略低，为0.200；而在估算SWRCs时，其RMSE几乎减半（0.008 cm3 cm?3），相较于VGM-Bi模型（0.229）和现有的双模模型（0.262）。这突显了重力驱动的大孔隙流动的重要性。这些模型为模拟结构化土壤中的水分流动提供了一种物理意义明确且高效的工具。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在欧洲水文土壤数据库存（The European HYdropedological Data Inventory）中公开获取，网址为：https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC81129，参考编号为JRC81129。