土壤溶质传递函数模式
Jury(1982)提出了土壤溶质传递函数模式。该模式主要用于描述溶质在土壤中运移的宏观特性,可应用于不同尺度的土壤溶质迁移过程的模拟。
1.体积元
传递函数模式所描述的是土壤系统中溶质迁移的宏观特征,对于这样一个系统可能是一个土柱,也可能是土壤表层或农田的耕作层,具有一个溶质可以进入土壤的入口和溶质可以流出的出口。同时,一部分土壤孔隙被水所填充,土壤溶质就通过这一部分土壤孔隙进行迁移,因此称这一部分土壤孔隙为溶质传递体积部分,其含水量为θst。在土壤体积元内溶质可以发生任何化学物理反应,但不能从体积元的壁流入或流出。
2.质量传递函数等式
设所研究的是一个具有单位质量的溶质质点,无论该溶质质点在研究体积元内的迁移过程受何种机理所支配,总可以通过两个非负的时间变量进行描述。所研究的溶质质点进入所研究体积元的时间为t′,该质点离开研究土体的时间为t,则该质点在土体内停留时间为τ=t-t′。利用随机变量t、t′定义的联合概率密度函数p(t′,t)来描述溶质迁移过程,则p(t′,t)可表示为:
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同样在[0,t]时段内,溶质从体积元累积流出率为:
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式中:Qin(t′)为溶质输入时间t′的分布密度函数;Qout(t)为累计溶质出流率;g为溶质输入的条件概率密度函数。(https://www.daowen.com)
式(4-26)就是土壤溶质传递函数模式。条件概率密度函数体现了研究土体内复杂的迁移机制,及其对溶质迁移的作用和影响。在实际应用中,条件概率密度函数根据所研究的溶质迁移特性、自然环境和条件,通过实验观测资料推求。
3.浓度传递函数
如果土壤水分以平均通量q(t)在研究体积元内流动,传递函数等式也可以表示成为浓度函数,即:

式(4-27)要求土壤水分在体积元必须是均匀迁移,而且概率密度函数同样需要大量的实验来求得。Jury(1982)提出利用净水输入量来描述溶质迁移过程,即:

所以有:

式中:L为研究土体的深度;fL(I)为净输入水的概率密度函数。