土壤表面干缩裂隙形态定量分析及其数值模拟

来源：农业工程学报杂志2016年第14期北京时间：

作者：朱磊,陈玖泓,刘德东,

摘要：为揭示农田土壤表面干缩裂隙发展规律以及形成机理，该文对农田土壤裂隙演化试验图像进行二值化、去除噪点、提取裂隙边缘等处理，应用闵科夫斯基函数定量分析裂隙形态变化，并基于胡克定律模拟由于水分蒸发而引起的土壤收缩开裂过程。结果表明：闵科夫斯基函数可以有效地描述裂隙形态；形态学分析结果显示裂隙的闵科夫斯基面积、长度、欧拉数密度函数具有不同的变化规律；应用数值方法模拟由于水分蒸发而引起土壤收缩开裂的二维裂隙，试验图像裂隙面积、长度、欧拉数密度基本分布在100组模拟图像裂隙密度均值与标准差之间，裂隙试验图像与模拟图像面积、长度、欧拉数密度决定系数在0.893～0.928之间，均方根误差在0.002～0.039之间，偏差在0.064～0.144之间，一致性指标大于0.888，表明模拟结果较好。应用数值方法模拟土壤表面裂隙，有助于研究农田土壤裂隙的形成机理以及土壤裂隙随时间变化过程中动态演化规律。

关键词：裂隙, 形态, 土壤, 数值模拟, 闵可夫斯基函数