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[[File:Wrc.svg|缩略图|300x300像素|砂土、粘壤土、黏土和泥煤的水分持留曲线。]]
'''水分持留曲线'''描述土壤[[含水量]]θ和土壤[[水势]]ψ之间的关系。不同类型土壤的水分持留曲线都是特异的，因此该曲线也被叫做'''土壤水分特征曲线'''。

该曲线常被用来估计土壤蓄水量、对植物的供水能力（[[田间持水量]]）以及土壤团聚体稳定性。由于水进入和离开土壤孔隙具有[[迟滞]]效应，润湿和干燥曲线也可以区分开。

水分持留曲线的总体特征如图所示，该图横纵坐标分别为体积含水量θ和基质势<math>\Psi_m</math>。在势能接近0处，土壤接近饱和，水分主要由毛细作用力保持在土壤中。当θ逐渐变小，水的结合力增强，在更小的势能处（负值的绝对值变大，即接近{{le|永久性凋萎点|Permanent wilting point|凋萎点}}），水被紧紧留存在最小孔隙中、谷粒的接触点间，以及被土壤吸附力保留在颗粒表面形成一层水膜。

砂土中的水主要是靠毛细作用来吸收的，因此在较高（较小绝对值）势能下，大部分水会流失。然而黏土由于粘附和渗透的存在，会在较低势能下才释放水分。在任意势能下，泥煤土的水含量通常比黏土要高，而后者的含水量一般比砂土高。任意土壤的持水性都和土壤孔隙度以及土壤结合力的特性有关。

== 形状参数 ==
有多种模型可以用来描述水分持留曲线的形状，其中一种是van Genuchten模型：<ref>{{cite journal|title=A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils|author=van Genuchten, M.Th.|url=http://hydro.nevada.edu/courses/gey719/vg.pdf|journal=Soil Science Society of America Journal|issue=5|doi=10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x|year=1980|volume=44|pages=892–898|access-date=2016-11-01|archive-date=2013-06-18|archive-url=https://web.archive.org/web/20130618062246/http://hydro.nevada.edu/courses/gey719/vg.pdf|dead-url=yes}}</ref>
: <math>\theta(\psi) = \theta_r + \frac{\theta_s - \theta_r}{\left[ 1+(\alpha |\psi|)^n \right]^{1-1/n}}</math>
其中
: <math>\theta(\psi)</math> 是水分持留曲线[L<sup>3</sup>L<sup>−3</sup>]；
: <math>|\psi|</math>是吸水压力([L]，cm水柱)；
: <math>\theta_s</math>是饱和水含量[L<sup>3</sup>L<sup>−3</sup>]；
: <math>\theta_r</math>残余水含量[L<sup>3</sup>L<sup>−3</sup>];
: <math>\alpha</math>与进气吸力的倒数有关，<math>\alpha >0</math> ([L<sup>−1</sup>], or cm<sup>−1</sup>)；
: <math>n</math>是孔隙大小分布的一个相关量，<math>n>1</math> (无量纲)。
基于上述参数化方式，我们构建了一个能够对不饱和导水率-饱和-压力关系作出预测的模型。<ref name="Buckingham">{{Citation|last=Buckingham|first=Edgar|title=Studies on the movement of soil moisture|url=https://archive.org/details/studiesonmovemen38buck|year=1907|series=Bureau of Soils, Bulletin|volume=38|location=Washington, D.C.|publisher=U.S. Department of Agriculture}}</ref>

== 历史 ==
1907年，物理学家{{le|埃德加·白金漢姆|Edgar Buckingham}}（Edgar Buckingham）利用从砂土到黏土质地各不相同的六种土壤，建立了第一条水分持留曲线。<ref name="Buckingham" />实验所用土壤柱有48英寸高，在距离土壤柱地段2英寸的位置，通过周期性地利用侧管补充水分，保持了一个稳定的水位。土壤柱的上端是封闭的以防止蒸发。

== 方法 ==
范格魯切騰（Van Genuchten）参数（<math>\alpha</math>和<math>n</math>）可以通过田间或室内实验来确定。一种方法是瞬时剖面法，<ref>{{cite journal|title=An instantaneous profile method for determining the hydraulic conductivity of unsaturated porous materials|author=Watson, K.K..|journal=Water Resources Research|issue=4|doi=10.1029/WR002i004p00709|year=1966|volume=2|pages=709–715|bibcode=1966WRR.....2..709W}}</ref>利用该方法可以测定在一系列吸水压力<math>\psi</math>下的土壤[[含水量]]<math>\theta</math> （或有效饱和度<math>Se</math>）。由于该方程的非线性特征，诸如非线性[[最小二乘法|最小二乘]]法等数学技巧能够用来解出范格魯切騰参数。<ref>{{cite journal|title=A free GUI application for solving the van Genuchten parameters using non-linear least-squares minimization and curve-fitting|author=Chou, T.K.|url=http://cmcsjc.com/programs/2016.Chou.vGS.pdf|journal=www.cmcsjc.com|year=2016|volume=January|pages=1–5|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20160304074022/http://cmcsjc.com/programs/2016.Chou.vGS.pdf|archivedate=2016-03-04}}</ref>被估计参数的精确度取决于已有数据集（<math>\theta</math>和<math>\psi</math>）的质量。

== 参考文献 ==
<references />

== 外部链接 ==
* [http://seki.webmasters.gr.jp/swrc/index-zh.html SWRC Fit] {{Wayback|url=http://seki.webmasters.gr.jp/swrc/index-zh.html |date=20170312194818 }}

{{Authority control}}
[[Category:土壤物理学]]
[[Category:遲滯現象]]