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非饱和土壤水分运动和溶质运移的研究需要准确的土壤水动力特性信息，然而土壤水动力特性的测定往往费时费力且较难。该研究假设土壤水力动力特性可用Brooks-Corey模型来描述，结合Darcy定理和质量守恒推导了基于两组负水头下入渗数据来估计Brooks-Corey模型参数的方法。利用负水头下一维土壤水分运动中累计入渗量和湿润峰之间的关系实现了参数的求解，大量的数值模拟数据检验了该方法，并与Wang的方法进行了比较和分析，结果表明本研究提供了一种简单而且精确的确定土壤水动力参数方法。 相似文献
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充分供水条件下点源入渗参数影响因素及其简化模型 总被引：2，自引：0，他引：2
以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立了充分供水条件下点源入渗的土壤水分运动数学模型,并应用SWMS-3D软件对模型进行了求解,模拟并分析了充分供水条件下多种典型土壤的点源入渗特性及其影响因素。结果表明,充分供水条件下点源入渗累积入渗量曲线符合Philip模型;在相同土壤质地、容积密度下,吸渗率与稳渗率随着膜孔直径的增大而增大;稳渗率随灌溉水深的增大而略有增大。基于Philip模型,提出了包含膜孔直径、灌溉水深的充分供水条件下点源入渗简化模型。并利用黄土高原典型土壤的室内试验资料与已有文献资料对简化模型进行了验证。验证结果表明,所建简化模型能较简单地确定吸渗率和稳渗率,可较准确地反映充分供水条件下点源入渗特点。 相似文献
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多点源滴灌条件下土壤水分运动的数值模拟 总被引：8，自引：6，他引：2
为了摸清多点源滴灌条件下的土壤水分运动规律,为密植作物滴灌系统的合理设计提供依据,本文根据非饱和土壤水动力学理论和多点源滴灌条件下土壤水分运动特征,建立了多点源滴灌条件下土壤水分运动数学模型,利用商业化软件Hydrus对模型进行了求解。模拟结果与实测情况对照表明,模拟的入渗过程与实测的入渗过程基本吻合,均遵循点源入渗、湿润区交汇和最终形成湿润带的演变规律;模拟的交汇时间和入渗深度与实测的相比,偏差均在10%以内;在湿润锋交汇前,湿润区内部土壤含水率模拟值与实测值的差异较小,吻合较好,在湿润锋交汇后,湿润区上部土壤含水率的模拟值要比实测值小一些。总体而言,模拟结果还是能比较真实地反映多点源滴灌条件下的土壤水分运动规律,可为滴灌系统的合理设计及运行提供一定的理论依据。 相似文献
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数值反演模型模拟层状土壤水力性质 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤水力性质主要包括土壤水力传导率和水分特征曲线,是进行土壤水分运动数值模拟必不可少的基础数据。自然界中的土壤大都呈层状分布,模拟中涉及的水力性质参数较均质土壤更多。通过室内土柱入渗试验,利用Hydrus-1D软件对垂向一维水分运动进行数值模拟,以入渗过程中不同实测变量(累积入渗量、压力水头及二者组合)为目标函数开展数值反演,优化得到各层土壤水力性质。根据决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)、变异系数(CVs)、优化参数相关矩阵及优化参数标准误差等评价指标,探讨了不同测定变量对解非唯一性、准确性等的影响。结果表明,目标函数仅含有累积入渗量时,虽然反演模拟值与实测值符合度较高,R~2达到0.999,RMSE小于0.005 62 cm,但用压力水头实测值验证参数准确性,效果较差,R~2最高仅为0.338,RMSE小于0.0965cm。使用压力水头作为目标函数进行参数优化求解时,拟合度R~2达到0.855以上,RMSE小于0.038 4 cm;用累计入渗量实测值进行验证,效果较好,R~2可达到0.99以上,RMSE小于0.038 56 cm。累积入渗量和压力水头联合反演求土壤水力性质拟合度较高,R~2达到0.905以上,RMSE小于0.035 4 cm。虽然累积入渗量和压力水头联合反演时R~2和RMSE指标次于累积入渗量,但累积入渗量和压力水头联合反演可以一定程度降低优化参数的相关性和标准误差,从而降低解的非唯一性,提高解的准确性。以上结论可为层状土壤瞬态流试验反演参数过程中,测量变量的选取提供科学依据。 相似文献
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膜孔灌多点源交汇入渗影响因素试验研究 总被引：7，自引：2，他引：7
通过大量膜孔多点源交汇入渗试验资料，分析了膜孔多点源交汇入渗特性和影响因素，研究了膜孔直径、膜孔间距、土壤质地、土壤容重和土壤初始含水率等因素对多点源膜孔交汇入渗的影响，提出了各影响因素与膜孔交汇入渗量和交汇时间的关系，并分析了膜孔交汇入渗机理。该研究成果可为进一步研究多点源交汇入渗规律和膜孔灌技术提供参考。 相似文献
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4种土壤入渗测定方法的比较 总被引：9，自引：5，他引：4
入渗是土壤的基本物理性状,与降雨产流、侵蚀、非点源污染等过程密切相关,快速、准确测定土壤入渗速率具有重要的意义。以黄土高原沟壑区安塞水土保持综合试验站大豆地的黄土为测试土壤,利用双环、单环、圆盘入渗仪、Hood入渗仪4种方法测定了土壤入渗性能,并以双环法测定的稳渗速率、Hood仪测定的饱和导水率、单环/双环和圆盘测定的累积入渗量为基础,比较分析了4种方法各自的优劣。结果表明,单环、圆盘、Hood测定的稳渗速率分别为双环的116%,111%和225%,双环、单环、圆盘测定的饱和导水率分别为Hood的65.8%,75.1%和105%,双环、单环、圆盘达到稳渗时间分别为100,80和30min。说明圆盘测得的稳渗速率、饱和导水率最接近标准值,而且省时省力省水,更适合于野外实验。 相似文献
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夹砂层土壤Green-Ampt入渗模型的改进与验证 总被引：4，自引：2，他引：4
对于土层夹砂结构,湿润锋穿过砂层上界面时,入渗率变为稳渗率。为确定各因素下夹砂层土壤的稳渗率,在Green-Ampt入渗模型基础上,引入导水度系数(小于1)来量化上层土壤的导水程度,建立了改进的夹砂层土壤Green-Ampt入渗模型。采用HYDRUS-1D软件,模拟了不同土壤质地、初始含水率、压力水头、砂层埋深和砂层厚度条件下的稳渗过程,根据模拟结果分析了夹砂层土壤的入渗规律及其影响因素,稳渗率主要受土壤质地、压力水头和砂层埋深的影响。在相同压力水头、初始含水率和砂层厚度下模拟获得不同砂层埋深的稳渗率,并采用改进的Green-Ampt入渗模型拟合,求得导水度系数和进水吸力值。分析发现导水度系数变化较小,为简化计算,取其平均值0.95。在此基础上,提出了由土壤物理特性参数进气值倒数估算进水吸力的计算公式。利用秦王川地区的夹砂层土壤积水入渗试验及已有文献资料验证所建模型的有效性,结果表明所建模型待定参数少,计算误差基本在5%以内,且试验设计较简单,可为农田水分管理及工程防渗技术提供理论依据。 相似文献
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产流积水法测量坡地降雨入渗动态过程及其精度估计 总被引：1，自引：0，他引：1
坡地土壤的降雨入渗性能对于水文过程、土壤侵蚀、水资源相关方面的研究和实践非常重要。产流积水法采用由实验得到的数据，分析了不同坡位土壤入渗率及累积入渗量随降雨时间的变化过程。结果表明不同坡位入渗过程曲线反映了坡面径流到达前后，实际入渗率从降雨强度控制阶段跃升到入渗性能控制阶段，并最终趋于稳定入渗率的全过程。入渗区不同坡位的累积入渗量从坡顶至坡底逐渐减少，而且径流在坡面上推进速度越快不同坡位上的累积入渗量差值越小。通过理论分析，确定了观测径流推进距离误差所引起的测量结果的误差。用水量平衡原理对产流积水法实验结果进行精度估计，并提出了由实测入渗率求入渗水量的解析方法，并将此与实际降雨量进行比较，间接地估计了测量结果的精度。结果表明，产流积水法测量坡地降雨/径流入渗性能具有很高的精度。 相似文献
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The BEST method (Beerkan estimation of soil transfer parameters through infiltration experiments) appears promising and easy to estimate not only saturated hydraulic conductivity but also water retention and hydraulic characteristics. However, few tests have been conducted to test the methodology. This study involved field BEST infiltration experiments for three layers (surface, 15 and 30 cm) for each of three soils with different soil textures under grassland. By comparing BEST with DL (differentiated linearization method), we found that the DL method did not produce a good estimate of the soil hydraulic properties and neither did it identify the transient flow state. The BEST method resulted in reasonable results and is therefore promising. However, with BEST we encountered some anomalies when calculating hydraulic properties in some cases with too few data points under the transient flow state. We show that the application of BEST field experiments requires a wide range of soil water content from initial to saturated states so as to include sufficient transient flow. The soil hydraulic properties determined using the BEST method showed contrasting characteristics between different soil textures with higher saturated hydraulic conductivity under coarse texture and lower values under loam textures, especially with highly compacted soils. Vertical variation in soil hydraulic properties was significant, and the surface layer had a lower saturated hydraulic conductivity partly caused by compaction (high bulk density) or by remnants of grass plants. Further research on the effects of compaction and grass plants on soil hydraulic properties is needed. 相似文献
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根据室内系统的试验研究，对土壤具有砂质夹层的入渗计算问题，即非线性入渗阶段转为稳渗阶段时间与稳渗率，提出了一个以现有均质土积水入渗公式为基础的计算方法。该方法利用Kostiakov入渗模型与砂层以上土体达到饱和所需水量建立水量平衡关系，由该关系可以确定出非线性入渗阶段转为稳渗阶段的时间；再由实验数据回归的方法，将层状土转折后的稳渗率与均质土入渗过程在转折时刻的瞬时入渗率的比值与夹层的埋深及中值粒径建立相关关系，从而可由夹层土壤埋深、中值粒径以及均质土在转折时刻的瞬时入渗率确定出层状土转折后的稳渗率。该方法经试验数据的检验，除个别点外，误差均在5%以内。由于确定稳渗率与夹层土壤埋深、颗粒组成、均质土入渗规律等有关，实际确定时会有一定困难，因此该方法尚待完善和生产实际的考验。 相似文献
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预测天然文岩渠流域土壤饱和导水率的土壤转换函数方法比较研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在天然文岩渠流域大量实测土壤剖面数据的基础上,评价了12种根据基本土壤性质预测不同层次土壤饱和水力传导率的土壤转换函数方法的效果,同时还探讨了多元回归和BP人工神经网络两种构建方法的适用性。结果表明：基于BP神经网络方法的土壤转换函数预测精度均显著优于根据多元回归建立的土壤转换函数,其中基于BP-ANN的Wosten1999函数对于表层和底层土壤预测精度最高,而Li2007方法对第二层土壤预测效果最好;不考虑分层因素时,基于BP-ANN的Wosten1999函数预测效果最好。此外还利用GIS空间插值,对天然文岩渠流域不同深度的土壤饱和导水率进行可视化表达,为模拟该地区的土壤水分运动提供参数支持。 相似文献
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推求土壤水分运动参数的简单入渗法──Ⅱ.实验验证 总被引：18，自引：0，他引：18
预报土壤中水分流动需要的土壤导水特性可通过观察水平土柱的入渗过程来确定,这一观测过程的分析是基于对Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程求积分解。土壤水分特征曲线中的参数由观测的水平土柱和特征湿润长度和吸力为确定,非饱和土壤导水率由已确定的特征曲线中的参数和测定的饱和导水率导出。供试土壤有三种,它们的质地从砂壤到粘壤。由这种方法所确定的这三种土壤的水分特征曲线与实测的特征曲线符合良好,所确定的砂壤的非饱和导水率与实 相似文献
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土壤饱和导水率是计算土壤剖面水通量以及设计灌溉和排水系统的重要参数,其测量准确与否直接影响各类水文和水动力学模型的预测精度。然而,现有土壤饱和导水率测定方法费时费力,给土壤水动力学研究工作带来了诸多不便。为此,该研究提出了一种基于线性源入流法与手机图像处理相结合的土壤饱和导水率快速测量方法。该方法首先利用手机拍照获取图像记录充分供水条件下线性水流在土壤表面扩散的过程,图像经处理后计算出土壤表面湿润面积及其随时间的变化关系,然后根据线性源入流法估算的土壤稳态入渗率来测得土壤饱和导水率,并与传统的定水头标准法测得的饱和导水率进行对比。结果表明：图像经畸变校正与二值化处理之后计算出栓皮栎林区土壤、油松林区土壤和砂壤土表面湿润面积与时间具有较好的幂指数关系,决定系数R2分别为0.994、0.995和0.998;在此基础上,采用线性源入流法测量栓皮栎林区土壤、油松林区土壤和砂壤土的稳态入渗率（即土壤饱和导水率）分别为23.40±1.21、23.86±1.83和22.99±2.26 mm/h,同时使用定水头标准法测量三种土样得到的饱和导水率分别为24.41±1.53、24.26±0.37和23.81±0.10 mm/h,与定水头标准法相比,该研究提出的土壤饱和导水率测量方法的相对误差分别为4.14%、1.64%和3.42%。可见,该研究提出的测定方法较为合理、简便、准确,可为获取土壤饱和导水率提供一种新的测量手段,后续研究会将该方法用于野外环境下土壤饱和导水率的原位测定,并验证该方法的准确性。 相似文献
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E.G. YOUNGS 《European Journal of Soil Science》1987,38(4):623-632
Infiltration from ring infiltrometers of different radii was measured into four soil materials contained in laboratory tanks. The infiltration per unit area was larger the smaller the ring size, coming to a steady state at an earlier time. Scaling based on similar media theory was applied to the results using a microscopic characteristic length defined in terms of the hydraulic conductivity of the saturated soil and a macroscopic characteristic length taken as the radius of the ring. The relationships between scaled cumulative infiltration and scaled time merged into a single relationship at small scaled times for all soil materials and for all sizes of ring, but were different for the different soils and for the various ring radii at large scaled times. The relationship at small times was used as a type curve to interpret in situ measurements with ring infiltrometers on three field soils in terms of the hydraulic conductivity of the saturated soil. These estimates of hydraulic conductivity pertained to the small volume of soil near the surface which was wetted during the measurement. Large variations in hydraulic conductivity values were found from experiments with small sized rings, but little variation was found for large sized rings. The technique provides a simple method of investigating soil structural changes near the surface. 相似文献