充分供水条件下多因子点源入渗模型研究

利用室内充分供水单点源入渗试验资料,分析了膜孔灌入渗特性及其影响因素,提出了包括土壤质地,膜孔面积和土壤初始含水量在内的充分供水单点源入渗模型,并提出了模型参数的确定方法。实例计算表明,该膜孔灌入渗模型能有效地体现充分供水点源入渗特性及其规律。     

长治市长子县土壤入渗特性的试验研究

在长子县10个有代表性的村庄进行了大田土壤入渗试验。采取室内室外试验相结合的方法,测量了5种状态下的土壤入渗能力及土壤含水量,借助数理统计方法系统地研究和分析了土壤水分入渗特性的变化过程和影响土壤水分入渗特性的各种因素。     

土壤含水量对土壤入渗能力的影响

基于大田多种不同土壤含水量条件下的土壤水分入渗试验，分析讨论了土壤含水量对大田土壤水分入渗能力、入渗率和Kostiakov(两参数)模型(h=Kt^α)的两个入渗参数的影响。试验结果表明：土壤含水量对大田土壤入渗能力的影响十分明显；土壤累积入渗量随土壤含水量的增加而减小；两个入渗参数随土壤含水量变化趋势明显，较好符合对数关系。研究结果对于大田灌溉、地面灌溉合理灌水技术参数的确定及水资源合理利用具有重要价值。     

土壤初始含水量对黄土坡地水分运动与转化特征的影响

通过室内模拟降雨试验,研究了水蚀条件下初始含水量分别为1.3%、5.7%、9.7%、14.2%和18.9%时黄土坡地水分的迁移特征。结果表明随着土壤初始含水量的增加,坡面产流开始时间提前,坡地平均径流系数和径流量呈线性增加趋势;坡面径流含沙量与土壤初始含水量呈抛物线关系,在9.7%含水量左右存在最小值;土壤初始含水量越高,坡地累计入渗量越小,雨水转化为土壤水分的比率越小。在土壤初始含水量较高的雨季,建议采取保护性耕作措施,增加雨水入渗率,减少水土流失量。     

黄土沟壑区产流计算模型探讨

本文依据陕北子洲径流实验站(即岔巴沟流域)内团山沟径流场实测土壤含水量资料,得出了计算土壤水分动态的经验方法,它可以较好地模拟土壤水分的变化过程。从而在产流模型中用此法计算雨前初始土壤含水量,取代了惯用的前期影响雨量指标。通过实验站内四个小流域暴雨洪水資料分析,在改造了的Green-Ampt入渗方程中加入经验参数,使之成为随雨强和初始土壤含水量而变化的一簇入渗曲线,以适应本区降雨产流的特点。经岔巴沟流域(187km~2)60～69年5～8月间27次暴雨洪水验算,清水径流深的平均相对误差14.4％,精度较高。本文还对比了不同站网密度对计算面雨量及径流深的影响,探讨了模型在资料条件较差情况下,计算精度不高的原因。     

耕作土壤人渗能力衰减机理

基于大田土壤水分入渗试验与相关参数的测定，分析了耕作土壤入渗能力衰减过程，探讨了耕作土壤入渗能力衰减机理。试验结果表明：耕作土壤的入渗能力在农业生产周期内变化较大；耕作土壤由高含水量到低含水量的变化过程中，土壤干容重呈增大趋势，土壤入渗能力呈减小趋势；作物生育期内，耕作土壤入渗能力衰减主要是由于土壤结构的变化所导致的。研究结果可为灌水技术参数的确定及水资源的合理利用提供参考。     

影响土壤入渗能力的剖面因素研究

基于大田耕作土壤剖面类型测试和室内土壤入渗试验,并与均质土壤剖面对比的方法,分析讨论了水分在犁底层和上壤下沙土壤剖面中的入渗特性及其入渗模型.试验结果表明:土壤剖面构型对土壤的入渗能力有明显影响,与均质土壤相比,上述两种剖面的土壤累积入渗量减小,各入渗参数减小,入渗能力减弱.研究结果可以为特殊土壤剖面土壤入渗参数的确定提供参考.     

膜孔灌溉单孔入渗Kostiakov模型建立与验证

以非饱和土壤水分运动理论为基础,研究膜孔灌单孔入渗土壤水分运动的数学模型,用SWMS-3D软件对多种典型土壤的单点膜孔入渗特性进行模拟.结果表明:单点膜孔的累积入渗量变化过程符合Kostiakov模型.提出包含膜孔直径、灌溉水深的单点膜孔Kostiakov入渗模型参数计算方法,采用多种土壤单点膜孔入渗室内试验结果与已有文献资料对所建模型进行验证,结果表明,所建模型能较准确地反映单点膜孔入渗特性,可为确定合理的膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据.     

土体类型、干密度和初始含水量对土体入渗率影响的试验研究

基于室内一维积水入渗试验结果,分析了土体类型、干密度和初始含水量对土体入渗率的影响.试验结果表明:土体的入渗率随土样中粘性颗粒含量的增加同样逐渐减小;随干密度的增加逐渐减小;当干密度较小时,随初始含水量的增加逐渐增加,当干密度较大时,随初始含水量的增加逐渐减小.     

温度对点源入渗影响的实验研究

模拟膜下滴灌技术，进行了不同温度下的点源入渗实验，分析温度对土壤湿润体形状，水平湿润半径，垂直湿润深度以及湿润体含水量的影响，结果表明，湿润体近似为半椭球体，随着入渗时间的延长，湿润体不断增大；温度越高，湿润半径和深度越大，而土体平均含水量越小。     

裂隙膨胀土渗流中裂隙模型建立方法研究

考虑裂隙对膨胀土渗透性的影响建立膨胀土裂隙模型,对于研究因降雨而形成的浅层滑坡灾害具有十分重要的意义。裂隙模型既要考虑符合现实情况也要考虑实施的可能性,为此提出一种结合现场裂隙图片、土体含水率和室内实验成果建立裂隙模型的方法。这种方法从达西定律出发建立了裂隙介质渗流的数学模型,基于裂隙膨胀土降雨实验对裂隙膨胀土降雨入渗过程进行简化,最后根据室内脱湿实验数据结果进行数值曲线拟合建立裂隙模型。将模型应用于Geostudio软件中,发现降雨入渗在裂隙膨胀土中的深度远大于无裂隙的情况,裂隙的存在对渗流场的影响主要表现为增大土体入渗边界,扩大降雨入渗的范围以及提高土体地表的入渗率。     

FDR技术在膨胀围岩隧道模型含水率测定中的应用

以广西南宁地区的膨胀土为围岩材料,制作了隧道物理模型,对埋设其中的三个湿度传感器进行了不同条件下的标定试验。试验通过30个圆柱形土柱试样,对不同干密度下的质量含水率ω烘值和体积含水率ωFDR值之间的关系曲线进行了线性多项式函数的拟合,得出了数学函数关系式;通过3个土柱试样,对其进行干湿循环作用下的动态标定试验,并对ω烘值和ωFDR值之间的关系曲线进行拟合,得出了三次多项式的拟合关系式。通过对从FDR实测的体积含水率经拟合关系式计算而得的质量含水率和实验室烘干称重而得的质量含水率的对比,证明了FDR技术在膨胀围岩隧道模型中的应用是可行的。     

垂直一维入渗土壤水分分布与入渗特性数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立垂直一维入渗土壤水分运动的数学模型,并用SWMS-2D软件进行求解,利用室内试验对模拟结果进行分析验证,模拟值与实测值基本吻合,所建模型合理.用所建模型和方法对一定灌水技术要素组合下土壤水分分布和入渗特性进行数值模拟,结果表明:土壤质地、容重、初始含水率和灌溉水深对土壤水分分布模式影响微弱.土壤质地和容重对土壤含水率变化和累积入渗量影响较大,入渗水头和土壤初始含水率对土壤含水率变化和累积入渗量影响较小.     

黄土地区小流域次暴雨侵蚀产沙研究

通过坡面模拟降雨实验，分析了黄土地区坡面降雨径流产沙过程的主要影响因素，建立了坡面径流含沙量与坡面流量、前期土壤含水量、土壤干容重之间的定量关系。应用实测资料分析了黄土地区暴雨径流侵蚀产沙特点，建立了考虑流域前期土壤含水量和径流涨落段的含沙量与流量之间的水沙传递关系，建立了小流域次暴雨侵蚀产沙模型。经用实测资料计算检验，此模型对小流域次暴雨侵蚀产沙过程及产沙总量的计算结果都具有较高的精度。     

膜孔灌自由入渗土壤水分运动数值模拟

以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立膜孔灌自由入渗土壤水分运动的数学模型,利用室内试验对模拟结果进行分析验证,模拟值与实测值基本吻合,所建模型合理.用所建模型对不同因素组合下膜孔灌自由入渗土壤湿润体水分分布和入渗特性进行模拟分析,结果表明:土壤质地、容量、膜孔直径、初始含水率和灌溉水深对土壤水分分布模式影响很小.土壤质...     

土壤特性空间变异对降雨下渗影响的统计理论研究

本文利用饱和土壤导水率K_5的对数正态特性,通过函数转换方法建立了降雨下渗中积水时间f_p的分布和两个统计特征值(即平均下渗率及估计方差)的表达式。研究了土壤特性空间变异对降雨下渗的影响。结果表明,土壤特性空间变异程度越大,影响越大,在产流计算中如果不考虑这种影响,将会引起较大误差。     

季节性冻土区黏土冻结深度预测

合理确定冻结深度是季节性冻土区防冻设计的关键,为研究季节性冻土区黏土的冻结深度,统计了中国部分季节性冻土地区气温,获得了这些地区的气温特征,以此确定了室内试验的温度边界条件,开展了10％、20％、30％3种不同质量含水量的单向冻融循环试验.研究结果表明,10％、20％、30％3个试样的最大冻结深度分别为28、15、12cm;鲁基扬诺夫公式预测值较Stephan公式、《建筑地基基础设计规范》公式、《冻土地区建筑地基基础设计规范》与《冻土工程地质勘察规范》公式的预测值更准确;利用未冻水体积含水率修正了《冻土地区建筑地基基础设计规范》的冻结深度计算值,其误差在6％之内,因而建议在季节性冻土区的黏土地区用该修正公式计算设计冻结深度.     

不同坡度和前期土壤含水率下裸地和草地的降雨产流试验分析

坡度和前期土壤含水率是降雨产流过程的重要影响因素。为探讨其对降雨产流过程的影响,采用人工降雨模拟试验,对太行山前平原区不同坡度和前期土壤含水率下草地和裸地降雨产流过程进行了研究。结果表明:(1)草地和裸地的径流量均随坡度和前期土壤含水率的增加而增大,且裸地在稳定阶段的产流量以及累积产流量均高于草地;同时,前期土壤含水率较高时,累积产流量与降雨历时呈现出分段函数的关系;(2)径流系数、产流滞时以及入渗率随坡度和前期土壤含水率的增加分别呈现出增大、减小和减小的趋势,且两影响因素对草地径流系数、产流滞时及入渗率的影响程度均强于裸地;(3)裸地和草地的入渗率均随坡度和前期土壤含水率的增加,其变化速率逐渐增大,且较其他入渗模型,Horton入渗模型可以很好地估算土壤入渗率以及入渗量。通过试验研究,以期为进一步探索太行山前平原区降雨产流规律提供参考。     

黄土高原地区中小尺度分布式水文模型

在考虑了降雨和地形特性基础上开发研究了适用于干旱半干旱地区的中小尺度分布式水文模型(THIHMS-SW),依据黄土高原水土保持措施的建设原则,将土壤表层离散为不等厚的数层进行饱和非饱和土壤水分运动数值计算。采用所建模型,对相对天然状态下的岔巴沟流域进行了连续3a的模拟计算。除个别洪峰及较小流域外,得出的模拟计算效果在整个流域范围内均较好,相关系数达到0.84,Nash效率系数达到0.70,峰现时间及最大洪峰流量都得到较好再现。结果表明,模型在黄土高原地区具有较好的适用性。