Условия на границах.

Задание условий на верхней и нижней границах почвы при математическом моделировании (на примере моделей влаго- и теплопереноса). Описание метеоусловий на верхней границе при долгосрочном моделировании.

Экспериментальное обеспечение моделей влаго-, соле- и теплопереноса. Основные функции.

Практически всегда при передвижении растворов (конвекция)  имеется перепад концентрации на границе вода‐раствор (диффузия растворенного вещества). Поэтому фронт движущегося раствора не имеет четко выраженных границ по концентрации вещества, и оказывается не резким, а «размытым». Однако, кроме явления молекулярной диффузии на «размытость» фронта оказывает влияние и специфическое свойство почвы – структура порового пространства. 

Основные параметры переноса солей:

• D* - гидродинамическая диффузия

• * - влажность нерастворяющего объема (при движении анионов)

• К_{сорбции} – константа или константа распределения (при движении сорбирующихся веществ)

• k0, k1, k2 – константы равновесия

Поток тепла в почве описывается законом Фурье

Таким образом, экспериментальным обеспечением моделей влагопереноса:

• ОГХ (послойно для всего профиля)

• Функция влагопроводности (послойно)

• Условия на верхней границе

• Условия на нижней границе

• Начальные условия

Модель движения воды в почве:

условия на верхней границе-испарение, транспирация, осадки и поливы.

Условия на нижней границе:

1.Постоянное условие-постоянная влажность (Q(zend,t)=const)

2. Закрытое условие-постоянный градиент- dQ(zend,t)/dz=0

3.Потоковое- задан поток воды: Q(zend,t)=Kвлагопроводности* (dP/dz-1), где Р-градиент капиллярно сорбционного давления.

Итого экспериментальное обеспечение моделей влагопереноса: ОГХ (послойно для всего профиля) , функция влагопроводности (послойно), условия на верхней границе, условия на нижней границе, начальные условия.

Аппроксимация экспериментальных данных.

• Аппроксимация – это операция подбора параметров выбранной функции экспериментальных данных, основанная на нахождении минимума среднеквадратической ошибки

Таким образом, задача аппроксимации сводится к последовательному выполнению двух операций: 

1. Установление вида зависимости y=φ(х) – процедура, которая осуществляется, как правило, опытным путем (на основе своего опыта или опыта коллег), но по определенным правилам.  2. Определение численных значений неизвестных параметров выбранной функции (b1, b2, b3 …bn), при которых задача сглаживания экспериментальных данных решается наилучшим образом (анализ ошибок аппроксимации для точек y1, y2, y3 …yn). 

Педотрансферные функции.

«Педотрансферные функции превращают данные, которые у нас есть, в данные, которые нам нужны!»

Педотрансферными функциями называют зависимости, позволяющие восстанавливать основные свойства и характеристики по традиционным (известным из материалов Почвенных служб) или легкоопределяемым свойствам почв.

Определяют педотрансферные функции

• Методами

  • Пошаговой регрессии

  • «Безмасштабных (нейронных) сетей»

• С помощью специально созданных баз данных (UNSODA, EVROSOIL и др.).

Ионные равновесия с твердой фазой. Конвективно-диффузионное уравнение.