不同入渗水头条件下的Green_Ampt模型_郭向红.pdf

第 26 卷 第 3 期 农 业 工 程 学 报 Vol.26 No.3 64 2010 年 3 月 Transactions of the CSAE Mar. 2010 不同入渗水头条件下的 Green-Ampt 模型 ※ 郭向红，孙西欢 ，马娟娟，毕远杰 （太原理工大学水利科学与工程学院，太原 030024 ） 摘 要：在蓄水坑灌灌水时，蓄水坑内入渗水头的增加会改变入渗界面土壤结构性状，从而导致土壤水分入渗特性发生 变化。为了能够模拟不同入渗水头作用下的入渗过程，该文在分析入渗水头对水分入渗影响的机制基础上，将入渗水头 对入渗的影响归结为对概化饱和区导水率的影响，建立了能够模拟不同入渗水头对入渗影响的改进 Green-Ampt 模型。 在室内进行了不同入渗水头入渗试验对改进后的 Green-Ampt 模型进行验证，结果表明不同入渗水头条件下不同时刻对 应入渗率的 Green-Ampt 模型计算值和试验实测值吻合较好，改进的 Green-Ampt 模型可以有效地模拟不同入渗水头条件 下的入渗过程。 关键词：入渗，导水率，灌溉，Green-Ampt 模型，蓄水坑灌 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.03.011 中图分类号：S152.7 文献标识码：A 文章编号： 1002-6819(2010)-03-0064-05 郭向红，孙西欢，马娟娟，等. 不同入渗水头条件下的Green-Ampt模型[J]. 农业工程学报，2010，26(3)：64－68. Guo Xianghong, Sun Xihuan, Ma Juanjuan, et al. Green-Ampt model of different infiltration heads[J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(3): 64－68. (in Chinese with English abstract) 的变化情况，得出随着入渗水头的增加，入渗界面表层土 0 引 言 壤的体积质量不断增大的结论。 蓄水坑灌法是一种适用于中国北方干旱地区果林灌 土壤入渗过程是田间土壤水分循环的重要组成部 溉的新型灌水方法[1]。该方法的最大特点就是将节水灌溉 分，国内外学者已对土壤入渗特性进行了大量研究，主 与水土保持有机地结合在一起。其中变水头、复杂边界 要集中在土壤初始含水率、土壤质地和泥沙含量等因素 条件下的蓄水坑内的水分入渗研究是蓄水坑条件下土壤 对入渗率的影响[6-8]，而对入渗水头对入渗的研究比较少， 水分运动特性研究的关键问题之一[2]。蓄水坑的深度一般 仅李长兴[9]对 10 cm 以下水头进行试验研究，但在较大入 为 60 cm，因而坑内入渗水头变幅较大（60～0 cm ），入 渗水头作用下的入渗研究还比较少。描述土壤入渗的模 渗界面复杂且入渗面积随入渗时间而变化。这一入渗特 型有 Kostiakov 模型[10]、Philip 模型[11]、Horton 模型[12] 点使得入渗水头成为影响蓄水坑土壤水分入渗的一个不 和 Green-Ampt 模型[13]，其中 Green-Ampt 模型是 1911 年 可忽略的因素。为此，在蓄水坑灌法的研究过程中先以 由Green 和 Ampt 基于毛管理论提出的入渗模型，该模型 入渗水头为控制因子，把坑内变水头的入渗过程离散为 形式简单，模型参数具有明确的物理意义，