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强降雨条件下含大孔隙土柱水分非平衡运移特性
引用本文:阙云,林登辉,陈嘉.强降雨条件下含大孔隙土柱水分非平衡运移特性[J].同济大学学报(自然科学版),2017,45(4):0488-0496.
作者姓名:阙云  林登辉  陈嘉
作者单位:福州大学 土木工程学院, 福建 福州 350108,福州大学 土木工程学院, 福建 福州 350108,福州大学 数学与计算机科学学院, 福建 福州 350108
基金项目:国家自然科学基金(41302215);福建省自然科学基金(2014501185)
摘    要:为揭示强降雨条件下大孔隙土柱水分非平衡运移特性,基于双重渗透模型与运动波模型,采用有限差分技术编制计算程序,对降雨强度、持时、初始含水率、两域间等效扩散距离、经验参数(rw,n*)等对水分非平衡迁移特性进行分析.结果表明,双重渗透模型计算所得的水分交换峰值比运动波模型计算值大但水分交换深度范围小.双重渗透模型模拟表层水分变化较好,而运动波模型模拟土层下部水分变化较好.两种计算模型得到的体积含水率沿深度范围内呈现双拐点特性.湿润峰深度、水分交换深度范围均随降雨强度、降雨持时的增大呈现变大趋势.随着初始含水率逐渐接近饱和含水率,湿润峰位置下移,水分交换深度范围变大,但峰值骤降.随着两域间等效扩散距离增大,水分交换速率大幅减小,造成比较明显的非平衡流现象;但当两域间等效扩散距离超过5cm时,湿润峰位置、水分交换速率、基质域剖面含水率相差很小.随着经验参数值rw,n*的增大,湿润峰下降速度变慢,但水流交换速度增大.当rw大于0.4或n*大于2.5,湿润峰下降速度、土壤剖面含水率、水流交换速度与范围变化幅度明显降低,产生非平衡流的几率降低.

关 键 词:强降雨  大孔隙  非平衡流  双重渗透模型  运动波模型
收稿时间:2016/3/30 0:00:00
修稿时间:2017/2/17 0:00:00

Water Transport Characteristics of Non Equilibrium Flow on Soil Column with Macropore Under Heavy Rainfall Condition
QUE Yun,LIN Denghui and CHEN Jia.Water Transport Characteristics of Non Equilibrium Flow on Soil Column with Macropore Under Heavy Rainfall Condition[J].Journal of Tongji University(Natural Science),2017,45(4):0488-0496.
Authors:QUE Yun  LIN Denghui and CHEN Jia
Institution:College of Civil Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China,College of Civil Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China and College of Mathematics and Computer Science, Fuzhou 350108, China
Abstract:
Keywords:heavy rainfall  macropore  none equilibrium flow  dual porosity model  kinematic wave model
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