吸附性土壤溶质运移参数识别的粒子群-差分算法

来源：土壤学报杂志2013年第3期北京时间：

作者：任长江,白 丹,周蓓蓓,梁 伟,陈 燕

单位：任长江，西安理工大学水利水电学院；971932670@qq.com,白 丹，西安理工大学水利水电学院；baidan@xaut.edu.cn,周蓓蓓，西安理工大学水利水电学院；,梁 伟，陕西师范大学旅游与环境学院；,陈 燕，西安理工大学水利水电学院；,

摘要：非饱和土壤水分和溶质运移参数（导水率、扩散率、水动力弥散系数）的识别是进行数值模拟的关键。基于垂直一维非饱和吸附性土壤水分-溶质运移方程，以溴化钾为入渗溶液，分别以土壤含水率和溶质溶度的实测值与计算值标准差最小为优化目标，建立水分-溶质运移参数识别的多目标优化模型。应用权重系数法，将这一多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用动态权重、异步时变学习因子的粒子群算法对模型求解。通过土柱实验，测定了220、380和780 min三组时刻的土壤含水率以及钾离子浓度的空间分布值，以前两组数据识别参数，第三组数据进行验证。结果表明入渗780 min权重系数为0.5时含水率以及钾离子浓度的计算值和实测值相关系数分别为0.977和0.952，标准差分别为0.007 4、2.369，实测值和计算值吻合较好，这表明粒子群识别水分和溶质运移参数是可行的。数值模拟表明，权重越大含水率实测和计算值的相关系数越大而浓度实测值和计算值的相关系数越小。

关键词：水分运移;溶质运移;粒子群算法;有限差分法;参数识别;多目标函数

基金资助：国家自然科学基金项目（50979089，51239009）资助