基于改进积分型Richards方程的区域地下水饱和-非饱和水流耦合模型

非饱和带水力参数强烈的非线性使得其数值模拟要求有较小的时间步长和空间网格,且模拟效率会受到边界条件的强烈影响,因此采用传统方法模拟区域饱和-非饱和地下水运动的成本非常高。针对该问题,将基于改进积分型Richards方程的1维非饱和水流模型同3维地下水模型相结合,建立耦合模型。非饱和带以含水量为变量,通过分离压力和水力参数变化对含水量空间变化的影响,提出了改进的积分型Richards方程模型,将该模型扩展于非均质土壤;应用控制体积有限元法建立3维地下水模型;通过2个模型的共有节点建立耦合。运用该耦合模型模拟了不同条件下的地下水流运动,并与软件Hydrus的计算结果进行了对比,两者间具有很好的一致性。本模型充分利用了积分型Richards方程的优势,可以更高效地模拟包含大气边界的区域地下水运动问题。

基于改进积分型Richards方程的新疆喀什地区地下水开采影响评估研究

采用改进积分型Richards方程对新疆喀什地区不同地下水开采影响进行评估。评估结果表明:改进积分型Richards方程相比于传统算法,在计算精度上有明显改善。不同方案下地下水变幅比例不同,地下水浅层压采率在150万m^3/a～450万m^3/a,深层压采率在280万m^3/a～520万m^3/a,其水位变幅较为不明显,在2.5～4.8 m之间变化,对地下水影响程度较低,可满足区域地下水开采的可持续利用。

蒸发条件下土壤水分响应模拟

基于有限元(FEM)和改进的积分型Richards方程解法(IRE方法)对蒸发条件下5种土体土壤水分响应进行了研究。数值实验结果表明:在土壤表面潜在蒸发量0.50 cm/d的情况下,5种土体土壤含水率变化曲线均呈现单拐点两阶段的特点,拐点出现在地表下20cm左右,拐点上部区域曲线曲率大于下部区域,两阶段的划分以15d左右为界,前阶段比后阶段的土壤水分变化快;蒸发模拟结果很好的证明了蒸发三阶段理论。总蒸发量和下边界排水量与土壤结构密切相关,而总水量变化量和变化率与土壤质地有关。IRE方法与FEM模拟结果基本一致,解法相对简单,模拟结果可靠性高。