含岩屑紫色土水力特性及饱和导水率传递函数研究

• 作者: 高鹏飞 冉卓灵 韩珍 李江文 李兰亭 魏朝富
• 来源期刊: 土壤学报
• 关键词: 紫色土 岩屑 土壤水分特征曲线 进气压力值 S指数
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Research Articles
• 页码范围: 128-139
• 页数: 12页
• 分类号: S152.7
• 语种: 中文
• DOI: 10.11766/trxb202003250399

摘要

紫色土中存在的岩石碎屑会对土壤的水力性质如饱和导水率、水分特征曲线产生显著影响.以两种不同母质发育的土壤(紫色页岩和紫色泥岩)为研究对象,设置0.25～2、2～5、5～10 mm三个岩屑粒径水平,0、30％、50％、70％、100％五个岩屑含量水平,采用压力膜仪法和定水头法分别测定水分特征曲线和土壤饱和导水率.利用BP神经网络,选择特定输入变量建立土壤饱和导水率传递函数PTF1和PTF2(PTF1的输入变量为岩屑含量、岩屑粒径、初始土壤容重和机械组成,PTF2的输入变量为岩屑含量、岩屑粒径、初始土壤容重、机械组成、进气压力值和S指数(土壤水分特征曲线拐点处斜率的绝对值)).结果表明:添加岩屑极大提高了土壤饱和导水率和S指数,并且随岩屑含量的增加而增加,相比之下,进气压力值随岩屑含量增加而减小,饱和导水率也随岩屑粒径的增加而增加,岩屑粒径从0.25～2 mm增加至5～10 mm,饱和导水率平均提高了2.3倍.岩屑粒径对进气压力值和S指数影响较小.PTF1和PTF2的几何平均数、几何标准偏差、均方根误差以及AIC指数分别为1.27、5.57、0.16、2.94和1.17、1.70、0.06、–53.28,PTF2的相关值均小于PTF1,表明PTF2模型的预测效果更好.综上所述,岩屑的存在显著影响了紫色土的水力特性,使饱和紫色土导水能力增加而保水能力减弱,利用神经网络所构建的传递函数PTF2可很好地实现含岩屑土壤饱和导水率的预测.