基于矩分析的垄沟灌入渗湿润体特征

为指导垄沟灌溉技术参数的合理设计,利用验证的HYDRUS-2D模型模拟不同土壤物理性质、耕作技术参数和灌水技术参数组合的垄沟灌土壤水分入渗过程,采用空间矩分析方法定量分析不同因素对入渗湿润体特征量及椭圆特征值的影响。结果表明:矩分析垄沟灌溉入渗湿润体呈扁平椭圆状;初始含水量对湿润体特征量的影响较其它因素小;垄沟灌溉宜在质地重的土壤条件下应用;随沟底宽度和灌溉水深增大,椭圆面积亦增大,椭圆长短轴差异明显,显著加大水平侧渗距离,砂壤土宜窄沟种植,黏壤土宜宽沟灌溉种植,较高的灌溉水深可增加侧渗,有利于提高灌水均匀度。空间矩分析为研究土壤水空间分布特征提供了一种强有力数学方法。     

非饱和粉质黏土坡面降雨非正交入渗试验研究

传统降雨入渗分析是以降雨强度在坡面上的正交分量作为边界条件,不符合实际降雨的非正交入渗规律。为了研究非饱和粉质黏土的非正交入渗规律性,首先通过对正交入渗理论的综述,揭示并分析目前降雨入渗理论在坡面流模型和边界条件方面的缺陷。采用自行研制的室内降雨试验装置对非饱和粉质黏土进行不同降雨强度、坡角和孔隙比的降雨入渗试验,结果表明,非饱和粉质黏土坡面降雨入渗是并非简单正交分解入渗而是非正交入渗;对于坡角和孔隙比为定值的土坡,具有最大坡面入渗的最优雨强;土的孔隙比越小,降雨初期入渗率随时间变化越快,入渗率趋于稳定状态越快;入渗率和累积入渗量并不是随坡角的增大呈单调变化,而存在对应入渗水量最少的最优坡角。     

陕西洛川黄土剖面上部土层水分入渗规律与含水条件研究

采用双环入渗法研究了洛川L1—S4各层土壤水分入渗特点,并利用各层孔隙度、磁化率、CaCO3含量资料研究了各层土壤含水空间发育特征及其成因。结果表明:洛川城西剖面黄土层稳定入渗率大于红褐色古土壤层,水分入渗达到稳定状态所需的时间比红褐色古土壤层长。黄土层孔隙度高,含水空间较大,利于形成含水层;红褐色古土壤层孔隙度低,含水空间较小,利于形成隔水层。土层含水空间的大小是由气候条件控制的成壤作用强弱造成的。黄土层含水性较好是冷干气候决定的成壤作用较弱造成的,红褐色古土壤层隔水性较好是温湿气候决定的成壤作用较强造成的。对剖面渗水实验数据用3个入渗公式进行拟合,发现通常采用的3个经验公式均适用于描述L1—S4土壤入渗规律。     

单环入渗试验与数值反演法结合推求土壤水力参数

单环入渗试验广泛应用于野外测定土壤水力参数。文章在三维非饱和带水分模拟程序VSF基础上,加入了单环入渗水流计算模块,并将改进的VSF与参数优化程序LEVMAR相耦合,构建了适用于单环入渗试验的土壤水力特征参数反演程序VSF-LEVMAR。利用大型室内土槽单环定水头入渗及变水头入渗试验资料,反求水平及垂向饱和入渗系数等土壤水力参数。应用结果表明:该方法既可以利用单环定水头入渗试验单独推求吸湿过程中的土壤水力参数,也可以结合单环定水头入渗与变水头入渗试验同时推求吸湿及脱湿过程中的土壤水力参数。     

降雨入渗条件下非饱和路堤变形与边坡的稳定数值模拟

对于常常处于非饱和状态的路堤在降雨入渗条件下变形问题的数值模拟研究,由于涉及到非饱和土力学,一直是个热点和难点。现有的强度折减有限元法一般仅对强度指标进行折减,但折减后得到的路堤变形场与实际变形场存在一定差异。论文分析认为,在降雨入渗影响下非饱和路堤不仅强度参数会降低,而且变形参数也会随着应力水平和强度参数的变化而变化。采用基于变模量的弹塑性强度折减法,对不同降雨入渗深度下路堤的变形规律进行数值模拟,并与室内模型试验结果进行比较;同时采用强度折减法和极限平衡法中的Bishop法,分析了不同降雨入渗深度对非饱和路堤稳定性和滑弧变化特征的影响规律。     

沟灌土壤水分运动数值模拟与入渗模型

为进一步探明沟灌二维土壤水分运动规律,以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立了沟灌土壤水分运动数学模型,用多组试验资料对模型模拟结果进行验证,两者基本吻合,表明模型可用于模拟沟灌二维土壤水分入渗过程.用所建模型对不同因素组合下沟灌土壤湿润体特性进行模拟分析,结果表明:土壤初始含水率、沟间距对沟灌累积入渗量影响较小,土壤质地、容重、沟底宽和沟中水深对其影响较为显著;沟底宽、土壤初始含水率对土壤湿润体水分分布影响较小,土壤质地、容重对其影响较大,沟间距、沟中水深对其影响主要在零通量面附近,当入渗发生交汇后,零通量面处垂向湿润锋运移加快.以此为基础,建立了包含湿周在内的沟灌累积入渗量计算模型.     

沧州区域现状条件下年降雨人渗补给系数分析

年降雨入渗补给系数是推求年降雨入渗补给地下水量的一个重要水文地质参数。沧州区域曾以1975至1982年的地下水动态资料求得该区多年平均年降雨入渗补给系数为0．15,第二次以典型年（1987、1988、1989）进行的分析,结果是：1987年（丰）为0．27,1988年（平）为0．26,1989（枯）为0．26。然而,随着地下水位不断的下降,情况已变化,故采用沧州区域现状条件下典型年（2003、2006、2007）地下水埋深及配套的降雨等资料对年降雨入渗补给系数进行了分析,结果是：2003年（丰）为0．24,2006年（平）为0．22,2007年枯）为0．21。     

基于电导性能的原状土柱降雨入渗规律研究

我国东南沿海地质环境复杂脆弱,由台风暴雨引发的滑坡频频发生.雨水入渗到土体内可能导致坡体变形,进而产生滑坡、泥石流等灾害.以福建三明岩兜滑坡为研究对象,通过自行研制的人工降雨土柱入渗试验装置,对研究区滑坡的残积土柱进行了不同降雨强度下(20 mm·h-1、60 mm·h-1)的累次循环降雨实验,考虑了不同降雨量、降雨历...     

成都黏土降雨入渗规律研究

成都黏土作为一种典型的膨胀土,具有很强的水敏性,其降雨入渗规律较复杂.结合现场试验和数值计算结果,分析不同降雨条件下的降雨入渗规律.研究表明:降雨入渗深度范围内大部为非饱和区,降雨入渗深度主要受降雨时长、孔隙率和基质吸力控制,降雨入渗饱和深度主要受降雨强度、孔隙率和饱和渗透系数控制,成都地区单日降雨情况下,降雨入渗深度...     

利用EARTH模型计算河北栾城地下水垂向补给量

准确计算地下水的垂向入渗补给量是合理评价和利用地下水资源的基础.EARTH模型是一种集中参数的水文模型,可刻画水流在包气带中的运移过程,弥补黑箱模型的不足.以中国科学院栾城农业生态试验站的地下水位观测资料以及气象资料为基础,综合运用降水、蒸发、土壤水、地下水动态观测资料,利用EARTH模型计算了河北平原地下水垂向入渗补给量.计算结果表明,2003年1月1日至2005年8月31日期间,栾城农业生态试验站在降水量1404.1 mm、灌溉量1050.0 mm的条件下地下水入渗补给量为487.2 mm,平均年入渗补给量为182.6 mm, 占降水和灌溉总量(2454.1 mm)的19.9%.在模拟结果的基础上,对不同年份的降水量(含灌溉)和入渗补给量分布的对比分析表明,河北栾城地下水补给滞后现象明显,在研究时间段内峰值滞后18～35 d.