Philip公式确定吸渗率时间尺度研究

选用直径5 cm和10 cm的盘式吸渗仪,对杨凌土（粘土）和神木砂黄土（砂壤土）两种质地的土壤在1 cm、3 cm6、cm9、cm和12 cm水头5种负压下进行了室内盘式吸渗仪三维吸渗实验,选取Vandervaere公式作为参考模型,对Philip公式确定吸渗率的时间尺度选取进行了分析。结果表明,对两种质地的土壤,在相同盘径下,随着负压的降低,吸渗率随之减小;在相同负压下,盘径越小,吸渗率越大;质地较砂的砂黄土吸渗率明显大于质地较粘的土的吸渗率。从相对误差来看,两种质地土壤吸渗率均被高估;在同一盘径下,随着负压的减小,误差值逐渐降低;即在选取的时间范围内,负压越低,计算吸渗率的准确性越高。对土而言,5 cm盘径下-12 cm水头1、0 cm盘径下-9 cm水头和-12 cm水头时确定吸渗率的适宜时间分别为30-40 s和40-50 s;其余确定吸渗率的适宜时间均应小于30 s;对砂黄土而言,10 cm盘径下-9 cm水头和-12 cm水头时确定吸渗率的适宜时间分别为30-40 s和40-50 s,其余确定吸渗率的适宜时间也均应小于30 s。对于质地较砂的土壤推荐使用大盘径进行盘式吸渗仪实验。

Philip公式在三维入渗及参数测算中的应用

基于Philip公式,分析了Philip-Dunne入渗和单环入渗的三维动态过程,讨论了公式中的参数A与土壤饱和导水率ks的关系并据此建立了ks求算模型。结果表明:Philip公式在三维入渗的动态过程分析中仍然适用,其参数A与ks存在显著的幂级数关系,入渗实验方法及仪器规格会影响ks与A间的拟合关系及其精度;Philip公式在分析Philip-Dunne入渗时精度比单环入渗高;基于参数A建立的ks求算模型在两种三维入渗中预测的ks值与实测值相比误差保持在5%以内,具有一定的实用价值。

基于短历时Philip入渗公式的产流模型

在分析积水入渗条件下短历时Philip入渗公式特点基础上,建立了基于短历时Philip积水入渗公式的降雨产流模型。模型显示地表积水时刻与雨强平方成反比。利用降雨强度为0.082 cm/min、坡度为15°情况下实测累计降雨产流量推求了模型参数吸渗率,并利用获得的S分别计算了雨强为0.214 cm/min、坡度为5°,雨强为0.133 cm/min、坡度为5°和雨强为0.133 cm/min、坡度为15°情况下累积径流量,相对于实测累积径流过程,计算相对误差都在10%内,可以满足精度要求,说明基于短历时Philip入渗公式建立的降雨产流模型可以用于描述坡面降雨产流过程。

根据畦田水流推进过程水力因素确定Philip入渗参数和田面平均糙率

根据水流水面线为幂函数曲线假定用满宁水流公式,推求了水流在畦田推进过程的表达式。根据水量平衡原理,建立了利用水流推进过程有关水力因素确定土壤入渗参数和田面平均糙率方法。同时,利用实验资料对所提出的方法进行了检验,结果表明该法所推求的入渗参数与利用推进和消退过程推求的参数相一致。

杨凌区土壤入渗特性的空间变异特征研究

为揭示杨凌区黏壤土区域土壤入渗特性的空间变异特征,通过在该研究区内进行的44组大田土壤入渗试验为基础,采用标定理论与地统计学相结合的方法,对Philip入渗公式进行了标定,并分析了标定因子和土壤累计入渗量的空间变异特征。结果表明:在研究区内基于土壤稳渗率A计算的标定因子aA标定效果最优;aA的变异系数为0.257 5,属于中等变异强度,且服从对数正态分布;aA的空间变化呈现二阶趋势,块金值与基台值的比值为0.228 0,表明其具有强烈的空间相关性。普通Kriging插值结果显示所有测点的aA和90 min累计入渗量空间分布特征具有高的一致性,并在此基础上,将aA和30 min、60 min、90 min累计入渗量预测值与实测值进行了比较,其两者的误差绝对值均值分别为12.25%、28.15%、25.56%和24.57%,结合实际情况,可认为该方法的预测结果是完全可以接受的。

Green-Ampt模型入渗率显式近似解研究

Green-Ampt入渗模型应用广泛,是模拟坡面降雨入渗、产流过程常用的手段,但模型中入渗率i(t)与时间t呈隐式关系为实际应用带来困难。根据对土壤宏观毛管长度λ。与Green-Ampt入渗模型参数S_f的分析,建立了Green-Ampt入渗模型参数与Philip公式参数的关系,并得到了入渗率i的显式近似解。实测资料和近似解的计算值进行对比结果表明,显式近似解具有较高的预测精度,其入渗过程中入渗率整体相时误差仅为0．04％。图4．表1,参17。

黄土坡面定雨强入渗产流物理基础模型研究

【目的】建立具有物理基础的坡面降雨入渗产流模型,为降雨有效性和产流特征分析奠定理论基础。【方法】根据土壤水分运动的基本理论,分析降雨条件下土壤入渗的特征,建立入渗产流模型,并在室内进行不同降雨强度和坡度情况下黄土坡面降雨入渗产流试验,通过对试验数据的分析,确定模型参数。【结果】在分析积水入渗条件下Philip入渗公式特点的基础上,建立了基于长历时Philip积水入渗公式的降雨产流模型。该模型显示,地表积水时刻与雨强、吸湿率和土壤饱和导水率相关。【结论】利用室内模拟降雨资料对所建立模型进行了评估,表明其可以反映坡面降雨入渗产流的基本特征,可用于黄土坡面降雨入渗产流过程的分析,为坡面降雨径流过程的描述提供了新途径。

陕北坡地产流产沙特性及径流模拟

利用野外模拟降雨试验,研究了陕北坡地产流产沙的特性,结果表明:在相同雨强下,裸地径流总量是草地的1.15倍,是PAM地的1.46倍,是秸秆覆盖的2.64倍。裸地产沙总量是草地的1.3倍,是PAM地的1.5倍,是秸秆覆盖的44.4倍,秸秆覆盖的蓄水保沙效果最为显著;同一下垫面的累积产沙量与累积径流量呈显著的线性关系,相关系数0.95以上;根据短历时Philip公式建立的修正降雨产流模型,利用该模型对其径流进行了模拟。结果显示:修正的Philip模型可反映裸地、草地、PAM地的降雨产流特征,计算值与实测值误差在10%以内,满足精度要求,但对于秸秆覆盖地其适用性不强,有待于进一步研究。将土壤吸湿率S参数推求方法推广应用于草地以及PAM地,得到的土壤有效传导度与饱和导水率之间的关系为:草地K=0.90 KS,PAM地K=0.98 KS。该研究成果对于拟定不同黄土坡地的保水保肥措施具有重要参考意义。