基于PCA-GWR的包气带不同土层饱和导水率的传递函数及其回归克里金估计

湛江; 李志萍; 赵贵章; 王琳; 袁巧灵

doi:10.3799/dqkx.2022.242

地球科学 ›› 2024, Vol. 49 ›› Issue (03) : 978 -991. DOI: 10.3799/dqkx.2022.242

基于PCA-GWR的包气带不同土层饱和导水率的传递函数及其回归克里金估计

湛江 ¹^,² ,
李志萍 ¹^,² ,
赵贵章 ¹^,² ,
王琳 ³ ,
袁巧灵 ¹^,²

作者信息 +

Pedo-Transfer Function and Regression Kriging Estimation of Saturated Hydraulic Conductivity of Different Soil Layers in Vadose Zone Based on PCA-GWR

Jiang Zhan ¹^,² ,
Zhiping Li ¹^,² ,
Guizhang Zhao ¹^,² ,
Lin Wang ³ ,
Qiaoling Yuan ¹^,²

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摘要

饱和导水率是重要的土壤水力学参数，对渗流和溶质运移研究起着至关重要的作用.土壤传递函数可以代替大规模采样和室内外试验间接预测该参数，但由于土壤的空间变异性以及方法的局限性等原因，以往的传递函数往往精度有限.本文以黄河下游沿岸兰考县闫楼乡包气带不同土层为研究对象，基于64个钻孔数据，将土壤粒径分布（黏粒、粉粒和砂粒含量）、土壤结构分形维数、干容重、总孔隙度、pH值、有机质和电导率等9个基本理化特性参数作为影响因素，基于逐步回归、主成分回归和主成分‒地理加权回归（PCA-GWR）三种方法，分别对研究区包气带不同土层的饱和导水率进行回归分析，比较精度后基于PCA-GWR对饱和导水率进行地理加权回归克里金插值.结果显示，除表层粉土以外，PCA-GWR法的预测精度有显著优势.不同土层传递函数和饱和导水率分布的差异性表明，由于黄河下游地区快速多变的沉积过程、黄河的决口改道以及人类活动等因素，包气带土层相变剧烈，土壤饱和导水率在平面上亦具有明显的非平稳特征.而局部地质作用和人类活动是第二层粉土层回归克里金估计结果欠佳的深层原因.