紫色土水分一维水平运动的数值模拟

在不同条件下,土壤水分运动模型方程参数的取值和方程的解法不同.在室内对3种紫色土水分一维水平运动进行了模拟,并采用隐式差分格式分解Richards土壤水分一维水平运动的基本方程.模拟计算程序用Fortran语言编写,模拟出的土壤水分分布结果与实测值吻合较好;3种紫色土的累积入渗量(I)、入渗率(f)与湿润峰(Xf)的关系符合Philip数学模型;试验测得的数据还能较好地拟合3种土壤水分特征曲线模型,其中以指数式和幂函数式的模拟较好.所以研究认为运用Philip数学模型能较好的表达紫色土水分运动的基本规律.     

变水头边界条件下土壤水分运动数值模拟

本研究提出了一种变水头条件下一维土壤水分运动数值模拟的边界处理方法，采用隐式差分法对基本方程进行差分离散，用迭代法求解非线性方程。在结合室内实验验证模型可用的基础上，分析了变水头条件下不同土壤初始含水率、不同初始水头高度下土壤水分的运动规律。结果表明，土壤初始含水率和初始水头对水分运动都有较大影响，作者提出的变水头边界处理方法可用于水分入渗历时和湿润锋的预测。     

土壤水分运动参数研究

求解非饱和土壤水分运动方程进而预报非饱和土壤水分运动,必须首先获得土壤水分运动参数。参数的准确性决定于与这些参数相关的水分运动模型的可靠性。介绍了土壤水分入渗模型,概括了描述土壤水分运动的基本参数：土壤导水率（K）、土壤水分扩散率（D）、土壤比水容重（C）即水分特征曲线等。其中水分特征曲线被认为是土壤最基本的导水参数之一。     

紫色土水分运动参数的研究

采用室内测定和数学拟合,研究了四川盆地7种紫色土的3个重要水分运动参数。结果表明,比水容量、非饱和水扩散率和非饱和导水率与土壤含水量(0.3～0.5cm~3/cm~3)或土壤吸力(0.25～90KPa)的关系都可用幂函数式y=ax~b模型来表达。不同紫色土水分运动参数与土壤含水量或土壤吸力的关系以及土壤性质对土壤水分运动参数的影响,取决于数学模型a、b两参数。     

土壤容重对海涂垦区粉砂土水分垂直入渗特征的影响研究

为探明土壤容重变异对海涂围垦区粉砂土水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内土柱一维垂直入渗试验,比较分析了围垦区粉砂土和南京菜地黄棕壤不同容重下土壤水分入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明容重对2种试验土壤入渗过程有较大影响,表征土壤入渗能力的稳定入渗速率、累积入渗量和湿润锋深度均随容重增大递减,呈显著负相关关系。模拟2种土壤入渗过程的考斯加科夫模型中,表征初始入渗速率的参数K值随容重增大递减,而表征入渗能力衰减速度的参数α随容重增大未表现出显著差异。简略的Philip入渗方程的幂级数解可以很好地拟合2种土壤湿润锋深度随时间变化过程,拟合的参数λ和x变化规律表明随着容重的增大,基质势梯度、重力作用都呈逐渐减弱的趋势。采用一维代数模型可以较好的模拟粉砂土入渗剖面含水率分布规律,土壤容重越高,模型的理论值越准确。     

容重对红壤土水平一维入渗水分运移特性的影响

[目的]研究水平一维入渗条件下,容重对红壤土水分入渗的影响。[方法]以不同容重的红壤土为研究对象,进行了室内水平入渗试验。[结果]相同时间内容重越大,水分运移的速度越慢,湿润锋运移距离越小,累积入渗量越小;在湿润锋之上,相同容重的土壤含水量差别不大,在相同的入渗距离,土壤容重越大,含水量越小。[结论]建立了红壤土一维水平入渗条件下容重与湿润锋关系模型,改进了一维水平入渗条件下的Philip模型。     

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。     

地表干扰恢复措施对宁南黄土丘陵区典型草原土壤水分入渗特性的影响

[目的]探讨黄土丘陵区地表干扰恢复措施对土壤水分入渗特性的影响。[方法]用双环法测定了宁南黄土丘陵区典型草原鱼鳞坑、水平沟和封育3种恢复措施实施5年后土壤水分入渗特性。[结果]鱼鳞坑、水平沟措施使土壤水分入渗速率显著增加,这与地表干扰导致土壤容重和孔隙度增加有关。水分入渗过程适合用Philip入渗公式模拟。[结论]地表干扰恢复措施可提高土壤水分入渗性能。     

土壤水分入渗的温度效应及其数学模式

通过水平和垂直土柱入渗试验,定量研究了温度对两种不同质地土壤水分入渗性能的影响。结果表明,温度对实验土柱含水率分布及土壤水分入渗特性速率产生显著影响。在此基础上由 Philip 扩散理论和 Swartzendruber 毛管模型所产生的推导式对其温度效应的机理进行了分析,对用理论模式计算与实测数据进行了比较。     

林地土壤水分运动的数学模型

应用森林水文学、土壤物理学和土壤水动力学的基本原理建立了林地土壤水分运动的数学模型,以模拟林地土壤剖面水分变化、林地土壤的入渗、径流和水分再分布过程。模型是在IBM386上建成的。土壤水分特征参数的测定采用了双环入渗器配以多层张力计的野外实地土壤水分再分布法。     

地下水浅埋区稻田土壤水分运动模拟*

 以土壤水动力学原理为基础，对地下水浅埋区稻田土壤水分运动进行了田间试验和理论分析，并建立了地下水浅埋区稻田土壤水分运动数学模型。根据试验结果并参考有关资料确定土壤水分运动的有关参数，采用有限差分法对数学模型进行求解。结果表明，试验实测值和模拟值比较吻合，同时说明了所建模型的可靠性，对实际应用有重要的指导意义,具有一定的实用价值。     

地下水浅埋区稻田土壤水分运动模拟

以土壤水动力学原理为基础,对地下水浅埋区稻田土壤水分运动进行了田间试验和理论分析,并建立了地下水浅埋区稻田土壤水分运动数学模型。根据试验结果并参考有关资料确定土壤水分运动的有关参数,采用有限差分法对数学模型进行求解。结果表明,试验实测值和模拟值比较吻合,同时说明了所建模型的可靠性,对实际应用有重要的指导意义,具有一定的实用价值。     

参数平均方式对层状夹砂土壤积水入渗数值模拟的影响

为研究非饱和土壤水分运动方程中参数的平均方式对层状土水分运动数值模拟的影响,采用有限差分方法对Richards方程进行离散,并用MATLAB软件编程模拟层状夹砂土柱的薄层积水入渗过程。对差分网格中半节点参数的8种不同平均方式进行了数值模拟稳定性和精度的比较。结果表明:不同平均方式下湿润峰到达某一深度的时间与该处的土壤含水量增速呈负相关关系;间接算术平均和调和平均下的土壤含水率数值振荡较大;几何平均和三点平均2种方式下入渗率、累积入渗量和湿润锋误差相对较小。综合分析,几何平均和三点平均更适合层状夹砂土情况下薄层积水入渗过程的数值模拟。     

上层土壤初始含水率对层状结构土壤中指流水分入渗的影响

为探明影响指流入渗特性的主要因素,通过室内物理模拟试验研究不同上层土壤初始质量含水率对层状结构土壤中指流水分运移的影响.结果表明:湿润锋到达指流层的转折时间与上层土壤初始含水率的相关性较高,且呈对数关系;分别运用分段函数模型和连续函数模型对累积入渗量与时间的关系进行拟合,发现运用分段函数模型拟合的结果虽整体与实测值相关性较高,但是该模型在进行分段拟合时,由于分段点处的不连续性,与实际中层状结构土壤水分入渗不一致,而连续函数模型随着入渗时间的延长,模拟结果越接近实测值,且连续函数模型符合实际中层状结构土壤水分入渗的连续性,因此,连续函数模型适用于长历时的水分入渗过程.     

不同残膜含量对淡灰钙土水分入渗过程的影响

为探讨不同残膜含量对土壤入渗性能的影响,以银川平原淡灰钙土为研究对象,设置5组不同残膜量：0（T0）、100（T1）、200（T2）、400（T3）、800 kg·hm^-2（T4）,利用一维垂直定水头入渗法,观测湿润锋运移规律和水分入渗过程,并利用4种入渗模型拟合土壤入渗过程,分析其适用性。结果表明,随残膜含量递增,在同一入渗历时内累积入渗量逐渐减小。当入渗时间为390 min时,与T0相比,T1~T4处理的累积入渗量分别减少4.7%、5.8%、6.3%、11%。在入渗同等时间内,残膜量越高其湿润锋运移距离越短。当湿润锋在土柱完成运移时,T0~T4处理分别耗时390、420、510、600、660 min,即随残膜含量的升高入渗时间延长。T0~T4稳定入渗速率分别为0.27、0.24、0.21、0.19、0.16 mm·min^-1,入渗率随残膜含量的升高而降低。入渗模型拟合的R²大小依次为通用经验模型 > Kostiakov模型 > Philip模型 > Horton模型,通用经验模型适合描述含残膜土壤的水分入渗过程。研究表明残膜对淡灰钙土水分入渗存在抑制作用,其影响程度随残膜量增加而增大。     

饱和—非饱和流溶质运移的实验及数值模拟研究

本文在水盐运移实验基础上,正确地采用了考虑土壤不动水体与吸附作用的溶质运移数学模型和以v为因变量的土壤水分数学模型。在非饱和蒸发条件下对各种求解溶质运移方程的数值方法进行了系统比较,采用了适合于本研究特征—饱和—非饱和流的特征—有限元法对灌溉入渗、蒸发和再分配条件下饱和—非饱和土壤溶质运移规律作了较系统的计算机数值模拟与预测研究。     

深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗数值模拟

为探讨深层坑渗灌双灌水器土壤水分入渗特性,采用Hydrus-2D软件,建立深层坑渗灌双灌水器条件下的土壤水分运动模型,并通过机理试验对比分析,推求模型参数.结果表明:水平、垂直向上以及垂直向下3个方向湿润锋的拟合结果和实测结果的误差分别为1.28％,3.73％和4.04％,观测点土壤含水量拟合结果与实测结果的平均误差为9.1％,说明所建模型模拟的湿润锋和土壤含水量精度较高.在此基础上,采用该模型分析了湿润体内的土壤水分运动过程,结果表明,随入渗时间的增加,土壤水分运动速度逐渐变慢.     

基于水量平衡的膜孔沟灌水流推进模型研究

【目的】研究建立膜孔沟灌水流推进模型,通过分析膜孔沟灌水流推进过程,准确、方便确定膜孔沟灌灌水技术要素、田间平均入渗率和糙率。【方法】通过引入地表储水形状系数、下渗水形状系数和膜孔沟灌入渗方程,建立基于水量平衡的膜孔沟灌水流推进模型,并通过田间试验对模型进行检验。【结果】模型检验表明,试验实测数据与模型计算值吻合较好;对田间膜孔沟灌试验验证模型计算误差绝对值均值的分析可知,试验中各灌水沟除个别组误差绝对值均值大于5%外,其余均在5%以下;多组灌水沟的误差绝对值均值小于4%,可以满足膜孔沟灌灌水技术指标确定的需要。【结论】所建模型具有较为严谨的物理基础,计算求解方便、精度较高,具有较强实用性。