非饱和水分运动参数空间变异的研究(英文)

田块尺度土壤特性的空间变异性对水分与溶质运移具有明显的影响。该研究在野外 3 0 m× 3 0 m面积、土壤类型为砂壤土的田块的 10 0个空间点上 ,分别利用张力计和取土样室内测定的方法测定了 3 0 cm土层深处土壤水张力、土壤容重ρ、饱和含水率θs,与初始含水率θi,同时利用圭尔夫仪 ,测定了该田块同样深度 10 8个空间点上的饱和水力传导度 Ks与孔隙大小分布参数α。利用经典统计分析与地质统计分析方法分析上述参数的空间变异特征 ,研究结果表明 :ρ,θi,θs,Ks和容水度 C遵从正态分布 ,而α具有对数正态分布 ;Ks,α和 C具有较大的空间变异性 ,而ρ和θs的空间变异性则较小 ;Ks和logα是空间统计相关的 ;土壤水张力的空间变异具有时不变特征 。

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.

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。

含水层和土壤的随机特征对水分运动的影响

将土壤或含水层的介质参数视为随机分布,建立了饱和非饱和水流运动的随机微分方程,利用随机数值求解方法,得到各种随机参数对水头分布和含水量空间变异性的影响。分析结果表明,随着渗透系数空间变异性和相关尺度的增大,含水层水头分布的变异性增大;对于区域内有抽水井分布的问题,在井点附近区域,z向水流速度空间变异性大,而在井点处变异性较小。当采用Gardner Russo模型描述非饱和水分特征时,其非饱和土壤介质参数α的变异性对土壤负压和含水量变异性的影响大于饱和渗透系数,土壤含水量越小,含水量的空间变异性越大。初步讨论了根据随机数值方法研究地下水运动问题的可靠性分析方法。

土壤非饱和导水率机理的探讨

本文从土壤微观结构的统计学角度出发，提出各向均－土壤孔径统计分布曲线的幂函数表达式．由此论证了土壤非饱和导水率随含水率而变的统计特征和物理机理，导出了相应函数关系．用文献［１］提供的萨庇（Ｓａｒｐｙ）壤土和吉里（Ｇｅａｒｙ）粉壤土实验成果，对上述关系做了验证．

冬小麦种植条件下土壤水分平衡分析

为了确定农田土壤水流运动状况 ,根据冬小麦生长期内的日降雨量、暗管出流量、水面蒸发量等资料 ,在土壤水分平衡的基础上 ,利用经验公式求解土壤棵间蒸发量和植物蒸腾量 ,再运用SWMS-2D模型对计算结果进行模拟和验证。模拟结果显示 ,暗管出流量和地下水位的计算值与实测值在总体上比较吻合。

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。

计算层状土稳定入渗率的饱和层最小通量法

根据土壤水动力学原理,提出了计算多层土壤稳定入渗率的饱和层最小通量法。采用HYDRUS-1D数值模拟软件,模拟了不同土壤表面水头、多层土壤特性下的稳渗过程,根据模拟结果对饱和层最小通量法进行了检验。结果表明,这种计算多层土壤稳渗率的方法物理意义明确、误差较小。与改进的Green-Ampt公式相比,该方法不需要考虑下层土壤的进水吸力,同时考虑了多层土壤对入渗的影响,更适用于实际情况下分层土壤稳定入渗率的估算,可以为水资源量评价、环境污染评价和相关工程设计等领域提供理论依据。

入渗条件下地表积水问题的理论分析及应用

本文对渗流的数值模拟中遇到的边界积水问题进行了理论上的推导,进而在通用的二维渗流模型SWMS＿2D中实现了该边界的处理,并通过典型算例和实际应用对程序的正确性和实用性进行了检验。研究结果表明积水边界条件在SWMS＿2D中的实现是正确和有效的。