垂直一维非饱和土壤水分运动代数模型在土石混合介质中的适用性研究

利用一维垂直入渗试验研究垂直一维非饱和土壤水分运动代数模型在土石混合介质中适用性。采用碎石粒径2~5mm和4组不同碎石含量下的土石混合介质,根据实测的土壤水分入渗特征量,推求出模型参数,再依据模型参数模拟水分入渗过程。对模拟入渗过程与实际入渗过程进行对比分析,两者之间的相对误差在6%以内,精度较高。说明垂直一维非饱和土壤水分运动代数模型在土石混合介质中具有一定的适用性。

一维垂向非饱和土壤水分运动的数值模拟——以长白山北坡山地棕色针叶林土为例

以土壤水分运动基本方程为依据,根据长白山北坡山地棕色针叶林土的实际土壤层结构,建立了该地区一维垂向非饱和土壤水分运动数学模型,并推导了该模型的数值离散方程,编制了用于该模型数值模拟的计算程序.最后通过数值模拟对模型进行验证.结果表明,模拟值与实测值能够较好吻合.

非饱和土壤水分一维运动的数值模拟

以土壤水动力学原理为基础,利用有限差分法,建立了垂直方向上非饱和土壤水分一维运动的数值模型,用以模拟均质土壤在不同初始与边界条件下的水分运动。程序使用面向对象编程的VisualBasic高级程序设计语言编写,并通过验证。该模型可以模拟降水和灌溉入渗以及蒸发条件下的土壤水分在垂直剖面上的分布情况。

非饱和土壤水分运动一维数值模拟研究

以土壤水动力学原理为依据,在河南省土壤水分自动监测网和自动气象站数据的基础上,建立垂向一维土壤水分运动数值模拟数学模型,采用有限差分法模拟了河南省三种主要土壤类型的耕层土壤含水率变化。对模拟的结果验证后表明,该模型能够模拟自然条件下土壤水分的运动规律,为进一步研究河南省不同土壤类型的抗旱能力奠定了基础。

二维非饱和土壤水分运动的数值模拟

从土壤水动力学的基本理论出发,利用有限元方法建立了沟灌、地下管道渗灌等条件下以土壤体积含水率θ为因变量的二维非饱和土壤水分运动的数学模型,并进行了数值模拟.模拟计算结果与实验结果有着较好的一致性.

温度对非饱和土壤水分运动的影响

研究了不同温度下 ,土壤水势 ( ψ)和土壤含水量对土壤水分运动的影响。结果表明 ,在相同温度下 ,提高 ψ(或增加土壤含水量 )可提高非饱和土壤导水率 ( K) ,并有黄绵土 >土娄土的趋势。根据 K的对数值与 ψ拟合出线性方程 ,在生产实践中测定 ψ值 ,用此方程可计算出 K值 ,随着土壤含水量增加 ,K也提高 ,且呈正相关 ,在同一土壤含水量条件下 ,增加温度可提高 K,增加幅度土娄土 >黄绵土。由 K对数值与温度 ( t)回归出线性方程可看出 ,土娄土和黄绵土的水势温度效应 ( dψ/dt)与 K温度效应 ( dln K/dt)随 ψ增加而降低。

东北黑土区非饱和土壤水分运动数值模拟研究

根据非饱和土壤水分运动基本理论,建立一维运动数学模型,采用有限差分法计算,对东北黑土区非饱和土壤水分一维运动进行数值模拟研究。经Warrick试验验证,模拟结果和实际测量值的相对误差小于0.001,该模型可以模拟东北黑土区非饱和土壤水分在垂直剖面上的分布情况。

入渗条件下非饱和土壤水分运动的数值分析

本文给出模拟入渗条件下非饱和土壤水分运动的一种数值算法。算法基于差分离散、以预估和校正两步计算完成一个时间段的求解。对两种容重的土的水平入渗进行了模拟分析，并检验了水分运动参数的灵敏性以及差分步长对模拟结果的影响。与实测资料对比分析表明，数值分析方法对土壤水分运动的模拟是有效的、适用的。

黄河防洪堤非饱和粉质粘土土壤水分运动参数试验研究

通过利用改进的非饱和土三轴仪对黄河大堤重塑非饱和粉质粘土的试验,采用vanGenuchten模型和指数函数对其土水特征曲线进行模拟,导出适合黄河大堤的非饱和土土水特征曲线方程,并根据此方程推求出比水容量、导水率、扩散率等运动参数的表达式,为黄河大堤的渗透特性研究提供了一定的理论依据。

预报校正法在非饱和土壤水分运动数值模拟中的应用

以土壤水动力学原理为基础,研究了垂直入渗条件下土壤水分运动规律。采用非迭代的预报校正法的差分法,对非饱和土壤水分运动过程进行了模拟。结果表明,试验实测数据与模拟计算值吻合较好。该方法可以用于实际土壤水分运动的预测和模拟。

沙漠非饱和风沙土壤水分特征曲线预测的分形模型

应用VanGenuchten提出的土壤水分特征曲线公式,推导出了沙漠风沙非饱和土壤水分特征曲线的分形模型。通过对古尔班通古特沙漠地9种不同土壤样本利用中子水分仪和负压计实测的水分特征曲线资料反求得到相应的分形维数,分析了分形维数与土壤质地之间的关系,结果表明随着土壤质地从流动风沙土、半固定风沙土到固定风沙土的变化,其分形维数呈逐渐增大。此外,基于土壤颗粒的重量与粒径分布求出了古尔班通古特沙漠地风沙土壤粒径的分形维数。通过对土壤水分特征曲线的分形维数与土壤粒径的分形维数的对比,得知它们之间存在着良好的线性关系。根据此关系,利用易测得的土壤粒径分形维数结合所推导的分形模型,对土壤水分特征曲线进行了预测,模型的预测结果很好地吻合了实测的土壤水分特征曲线。这一结果对于实际工作中根据风沙土壤颗粒大小分布的分形维数来预测沙漠风沙土壤水分特征曲线具有一定的指导意义。

层状土垂直一维入渗土壤水分运动数值模拟与验证

[目的]为进一步认识层状土垂直一维入渗土壤水分运动规律。[方法]依据非饱和土壤水分运动理论,建立了垂直一维土壤饱和—非饱和水分运动的数学模型,并用SWMS-2D软件进行求解。采用已有文献资料,对均质土和层状土的土壤剖面含水率、土壤湿润锋运移值和累积入渗量及入渗速率等指标的实测值与模拟值进行分析验证。[结果]实测值与模拟值具有较好的一致性,所提出的数学模型既适用于均质土壤,也适用于层状土壤。[结论]所建模型能比较真实地反映均质土和层状土垂直一维入渗土壤水分运动的状况,证明利用SWMS-2D软件对层状土柱中土壤水分运动进行模拟具有可行性。

秦王川灌区非饱和土壤水分运动参数的测定与分析

应用土壤水动力学方法，对秦王川灌区12个典型土样的非饱和水分运动参数进行了室内测定，回归出了各参数的经验表达式，在此基础上对影响参数的因素做了初步分析。

甘肃秦王川地区土壤水分运动参数及相关性

根据甘肃秦王川地区的土壤质地分布特征 ,在现场 5个点进行了积水入渗试验 ,同时采用γ透射法及张力计测定了各点的土壤水分特征曲线及非饱和导水率。在分析研究了各水分运动参数与表征土壤物理属性的(Kd/γd)和 (Kp/γd)有极显蓍相关性的基础上 ,提出了适用于该地区各类土壤质地的水分运动参数表达式。

沟灌土壤水分运动数值模拟与入渗模型

为进一步探明沟灌二维土壤水分运动规律,以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立了沟灌土壤水分运动数学模型,用多组试验资料对模型模拟结果进行验证,两者基本吻合,表明模型可用于模拟沟灌二维土壤水分入渗过程。用所建模型对不同因素组合下沟灌土壤湿润体特性进行模拟分析,结果表明:土壤初始含水率、沟间距对沟灌累积入渗量影响较小,土壤质地、容重、沟底宽和沟中水深对其影响较为显著;沟底宽、土壤初始含水率对土壤湿润体水分分布影响较小,土壤质地、容重对其影响较大,沟间距、沟中水深对其影响主要在零通量面附近,当入渗发生交汇后,零通量面处垂向湿润锋运移加快。以此为基础,建立了包含湿周在内的沟灌累积入渗量计算模型。

基于遗传算法的土壤水分运动参数识别

土壤水分运动参数的识别是研究土壤水分运动的基础。该文以反映土壤含水率实测值和计算值吻合程度的均方差最小为优化目标,以土壤导水率和扩散率经验参数上下限为约束条件,建立了土壤水分运动参数识别的优化计算模型。采用遗传算法和田间均质土壤一维非饱和运动数值计算相结合的方法,获得土壤导水率和扩散率经验参数最优值。经验证计算,土壤含水率实测值和计算值吻合程度较高,表明这一方法是可行的。

竖直微润灌土壤水分运动数值模拟与验证

为进一步认识微润灌土壤水分运动规律,进而指导微润灌工程设计,依据非饱和土壤水分运动理论,建立了竖直微润灌土壤水分运动模型,并用SWMS-2D软件进行求解。通过室内试验,对单位长度微润管入渗量、土壤湿润锋运移值和土壤剖面含水率等指标的模拟值进行分析验证。结果表明,模拟值与实测值一致性较好,所建模型能比较真实地反映竖直微润灌土壤水分运动的状况,利用SWMS-2D软件对竖直微润灌土壤水分运动进行模拟具有可行性。

二维饱和与非饱和水分运动的理论及实验研究

入渗是浅层地下水的主要补给来源,入渗水体须经由非饱和带来补给地下水,因而研究饱和-非饱和水分运动问题对地下水资源评价,探讨地下水的补给过程以及解决灌溉、排水和田间水管理问题具有重要意义。近年来很多学者对此问题作了研究。本文给出了二维饱和-非饱和水流运动问题的有限元模型,并在室内进行了二维饱和-非饱和水流运动实验,通过实验结果与计算结果的比较,表明本模型精确可靠。

基于平原区野外观测的土壤水分特征曲线推求与应用

为研究湿润平原区非饱和带土壤水分特征曲线以及土壤水分运动规律,探究其对区域水循环过程的影响,本研究在我国太湖流域平原区金坛野外试验基地进行了降雨量、蒸发量、土壤含水量、水势、地下水埋深等连续监测。基于水文数据深入分析了土壤水动态变化,结果表明地表以下0~0.4 m深度的土层是土壤水分变化最频繁剧烈的地带。采用VG模型反演出基于野外实测数据的土壤水分特征曲线(SWCC)参数并与实验室得到结果相对比,并利用反演得到的土壤水分特征曲线对典型降水事件进行数值模拟。研究表明基于野外数据的土壤水运动模拟效果更优,较好地验证了野外观测曲线模型的精度与可靠性,为太湖流域平原区土壤水运动和产流计算提供了可靠的理论依据。

入渗、再分布和蒸发条件下一维土壤水运动的数值模拟

采用数值法求解非饱和土壤水分运动的Richards方程可采用不同的初始和边界条件,实现复杂条件下水分运动过程的预测。在确定入渗、再分布及蒸发的初始和边界条件基础上,采用隐式差分格式列出差分方程,对垂直一维积水入渗、半无限土体再分布及半无限土体裸土蒸发的水分运动过程进行数值模拟,模拟结果与实测资料的比较表明,就入渗湿润锋、累积入渗量的时间变化趋势及入渗、再分布和蒸发的土壤含水率剖面而言,其实测值与计算值比较符合,说明采用的算法、水分特征曲线模型和其它参数都是合理的,该方法可用来描述水分运动特征。