基于图的自动发现土壤水力函数：超越穆拉姆-范古根腊模型
流体动力学
2026-05-20 v1 符号计算
地球物理
摘要
土壤水力函数是 modelling vadose-zone hydrology 和地球科学广泛应用的核心。然而实际应用中，这些函数仍主要通过专家设计的经验公式指定，如穆拉姆-范古根腊模型（Mualem-van Genuchten, MvG）。尽管该模型极具影响力，但其推导依赖于预定义的函数假设，难以同时实现跨 diverse soil textures 的 accuracy、compactness 和 robustness。本文提出一种基于图的自动模型发现框架，用于从实验数据直接发现显式土壤水力函数。该方法应用于 MvG 模型原始数据集，识别出一种简洁的土壤水分保持函数及其相关无饱和渗透率函数，其数学结构根本不同于经典经验形式。在覆盖 249 个真实土壤样本、跨越 diverse textural classes 的范围内，所发现的函数比 MvG 模型对无饱和渗透率的预测更准确。拟合参数也与土壤物理属性呈相关性。这一工作表明，数据驱动的模型发现可以超越传统经验推导，为开发准确且显式的本构模型提供了可行之路。
引用
@article{arxiv.2605.19379,
title = {Graph-based automated discovery of concise soil hydraulic functions from data: beyond the Mualem - van Genuchten model},
author = {Hao Xu and Jinshen Sun and Yuntian Chen and Dongxiao Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.19379},
year = {2026}
}