利用MATLAB拟合VAN GENUCHTEN方程参数的研究.pdf

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1、土壤(Soils)，2010，42(2)：268-274利用MATLAB拟合vanGenuchten方程参数的研究①杨改强，霍丽娟，杨国义，李一菲，钱天伟(太原科技大学环境科学研究所，太原030024)摘要：选用MATLAB的lsqcurvefit、nlinfit、Isqnonlin、fminsearch、fminunc、fgoalattain、curvefit、nlintool等8个函数，分别拟合了ValGenuchten方程参数，结果表明lsqcurvefit、nlinfit、eurvefit和nlintool等4个函数拟合效果较好，具有源代码短、收敛性好等特点。特别是在实

2、测数据较少的情况下，MATLAB的拟合结果甚至优于RETC和REDT。关键词：vailGenuchten；土壤持水曲线；MATLAB拟合中图分类号：S152．7在土壤物理学、地下水水文学及土壤环境学中，单形调优法作为优化手段，编制了相关的计算程序土壤的水力传导率是最基本的水动力学参数，而土壤REDT，对vanGenuchten方程的4个独立的未知参数持水曲线(SWRC)又是获得土壤的水力传导率常用进行了优化拟合，并与VailGenuchten等开发的RETC的手段【1】，因此土壤持水曲线参数的确定有着非常重程序的计算结果进行了对比，该软件对初值不需要太要的意义。高要求，但是需要

3、一定数量的实测数据点，在实测数迄今人们己提出了许多经验公式来描述土壤持水据点较少时，程序运行也会出现不合理结果。曲线，比较常用的有：Brooks．Corey模型、Gardner总之，目前国内外对于土壤持水曲线参数拟合已模型【3_4】、vailGenuchten模型【和Gardner-Russo模有较多的研究，但鉴于程序源代码或软件的不公开性型【6】等。徐绍辉等l7】对此4个模型的适应性进行了分和程序本身的一些弱点，迄今为止还没有一种普遍适析认为vanGenuchten模型无论是对粗质地土壤，还用的应用软件，使得很多土壤专业工作者不得不自己是较黏质地的土壤，其拟合效果均较好；夏卫

4、生等【8】重新编制程序，花费了大量精力。而MATLAB软件是通过对国内外土壤水动力学参数研究结果进行分析也科技工作者广泛使用的一种软件，已经包括了大量的得出，该模型不仅拟合效果较好，并能和土壤的机械拟合函数，这就可能使我们的参数拟合的工作大大简组成和土壤体积质量等联系起来，从土壤本身特性上化，不需要再去考虑参数拟合的基本方法，花费大量找到其含义。时间编制拟合程序。因此，有必要对MATLAB中的多目前，对于土壤持水曲线的拟合最常见的为van种函数拟合土壤持水曲线参数的效果进行比较，从而Genuchten等【9】开发的RETC程序，该软件采用了最确定比较高效、精确的几种方法。速下降

5、法求解；马英杰等【lo】利用阻尼最小二乘法求解1vanGenuchten模型概述VailGenuchten方程参数，拟合了描述土壤持水曲线的vanGenuchten方程参数，同时与非线性单纯形法拟VailGenuchten模型的具体表述为：合结果进行了比较；李春友等【lI】运用单纯形调优法，a,-a,拟合了"CalGenuchten参数，模型采用了VisualBasic=十(1)语言进行编程。需要注意的是以上程序只有在给出尽可能好的参数初始估计值时，才可以有效地拟合出结式中，为土壤含水量，h为土壤负压值，为残余果，因此使用起来不是十分方便。钱天伟等【l】采用含水量，为饱和含水量

6、，a和为土壤持水曲线拟①基金项目：国家自然科学基金项目(40572168)、山西省自然科学基金项目(20051060)、山西省高校青年学术带头人项目、山西省人才引进与开发专项基金项目、山西省太原科技大学校青年基金项目(20093022)和太原市科技明星专项基金项目资助。’通讯作者(twqian@sohu．tom)作者简介：杨改强(1982一)，男，山西临汾人，硕士，助教，主要从事水分运动模拟及软件设计。E-mail：ygq99@163．tom第2期杨改强等：利用MATLAB拟合vanGenuchten方程参数的研究269合形状参数，=1-1／n。％Parameters为拟合的土

7、壤持水曲线参数，r为残差，J为雅可比矩阵2MATLAB拟合土壤持水曲线参数(3)lsqnonlin函数拟合2．1运用MATLAB的几种非线性拟合函数的拟合函数lsqnonlin也是运用最小二乘法进行拟合，步步骤骤如下。MATLAB具有多种拟合函数，包括最小二乘法、首先，建立tim2．m文件：牛顿法、最速下降法、共轭梯度法、单纯形法等【B】。functionvalfur~(p，xdata，ydata)在此仅选取8个MATLAB函数进行非线性拟合。err=p(1)+(p(2)-p(1))．／(1