PDF《范严伟应用 HYDRUS-1D 模拟砂质夹层土壤入渗特性①_范严伟》

1 I 为湿润锋 穿过砂层上界面时的累积入渗量(cm). 将模拟得到的不同砂层质地下的入渗水量采用 式(7)拟合,结果列于表 2. 由表

2 可知:上述相关系数R2 均大于 0.99,说 明稳渗阶段的累积入渗量与入渗时间之间的关系均 可以用线性关系表达.在相同上层土壤初始含水率、 砂层埋深、砂层厚度和压力水头条件下,砂层质地主 第1期范严伟等:应用 HYDRUS-1D 模拟砂质夹层土壤入渗特性

3 图2砂层质地对砂质夹层土壤入渗特性的影响 Fig.

2 Effect of sand layer texture on infiltration characteristics of the soil with sand interlayer 表2不同砂层质地下累积入渗量拟合参数 Table

2 Fitting parameters of cumulative infiltration under different sand layer texture 土体构型

1 t (min) f i (cm/min)

1 I

2 R A1 夹S1

64 0.043

2 6.147

5 0.999

9 A1 夹S2

64 0.044

5 6.141

5 1.000

0 A1 夹S3

64 0.048

1 6.122

6 0.999

9 要影响稳渗率 if 值. 分析发现, 稳渗率 if 与砂土 van Genuchten-Mualem 模型参数? 的倒数成线性关系. 对表

2 中的 f i 和表

1 中的? 拟合,得210.000

5 0.0416, 0.959

2 f i R ? ? ? ? (8) 2.2 土壤初始含水率 采用文献[6]中的壤土和砂土, 在D=15 cm、Z =

30 cm、

0 h =

6 cm 时,模拟得出不同上层土壤初始含 水率条件下砂质夹层土壤的入渗特性曲线及入渗 结束时( t =

200 min)土壤剖面水分分布曲线,如图

3 所示. 由图

3 可看出:在其他条件相同时,土壤初始含 水率对砂质夹层土壤入渗特性影响较小. 随土壤初始 含水率的增大,土壤累积入渗量略有减少,湿润锋运 移距离稍有增大,主要是土壤初始含水率愈高,土水 势梯度小,入渗能力略有减小,而土壤易饱和,湿润 锋运移有所加快.入渗结束时,随土壤初始含水率的 增大,砂土层含水率不饱和程度减小,下层壤土相同 断面处含水率稍有增大. 将模拟得到的不同初始含水率下的入渗水量采 用式(7)拟合,结果列于表 3. 由表

3 可知:土壤初始含水率主要影响

1 t 和1I值,而对稳渗率 f i 无影响.初始含水率越大,湿润 锋穿过砂层上界面的时间

1 t 越短,湿润锋穿过砂层 上界面时的累积入渗量

1 I 越小.分析发现,湿润锋穿 过砂层上界面时的累积入渗量1I与土壤饱和差0()s???符合线性关系, 对表

3 中的

1 I 和0?及表

1 中的s?拟合,得21029.64( ), 0.993

6 s I R ? ? ? ? ? (9) 分析式(9)发现,

1 I 与0()s???的斜率约等于砂层 埋深 Z . 2.3 砂层厚度 采用文献[6]中的壤土和砂土,在0?=0.165 cm3 /cm3 、 Z=

30 cm、h0=

6 cm 时,模拟得出均质壤土和不同砂

4 土壤第48 卷图3土壤初始含水率对砂质夹层土壤入渗特性的影响 Fig.

3 Effect of initial water content on infiltration characteristics of the soil with sand interlayer 表3不同初始含水率下累积入渗量拟合参数 Table

3 Fitting parameters of cumulative infiltration under different initial water content

0 ? (cm3 /cm3 )

1 t (min) f i (cm/min)

1 I (cm)

2 R 0.132

72 0.043

3 7.049

7 0.999

9 0.148

68 0.043

1 6.605

2 1.000

0 0.165

64 0.043

2 6.147

5 0.999

9 0.181

60 0.043

0 5.703

4 0.999

2 0.198

56 0.043

4 5.230

8 1.000

0 层厚度条件下砂质夹层土壤的入渗特性曲线及入渗 结束时( t =

200 min)土壤剖面水分分布曲线,如图

4 所示. 由图

4 可看出:在其他条件相同时,砂层厚度 对砂质夹层土柱入渗特性影响微弱, 达到稳渗状态 时,稳渗率相同,砂层厚度对累积入渗量无影响, 减渗效果相同.随砂层厚度的增大,湿润锋穿过砂 层所需时间增加, 穿过砂层后, 运移距离基本相等. 入渗结束时, 砂层土壤剖面水分分布的变化趋势相 同,随砂层厚度的增大,砂层土壤不饱和程度有所 增大. 2.4 砂层埋深 采用文献[6]中的壤土和砂土, 在0?=0.165 cm3 /cm3 、 D =15 cm、