夹砂层土壤green-ampt入渗模型的改进与验证-农业工程学报.pdf

第 31 卷 第 5 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.5 2015 年 3 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2015 93 夹砂层土壤 Green-Ampt 入渗模型的改进与验证 1,2 1 1 1 范严伟 ，赵文举 ，王 昱 ，毕贵权 （1. 兰州理工大学 能源与动力工程学院，兰州 730050 ； 2. 兰州大学 西部灾害与环境力学教育部重点实验室，兰州 730000 ） 摘 要：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。 关键词：入渗；数值分析；验证；层状夹砂土；稳渗率；改进 Green-Ampt 模型 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.05.014 中图分类号：S152.7 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-05-0093-07 范严伟，赵文举，王 昱，等. 夹砂层土壤 Green-Ampt 入渗模型的改进与验证[J]. 农业工程学报，2015，31(5)：93－ 99. Fan Yanwei, Zhao Wenju, Wang Yu, et al. Improvement and verification of the Green-Ampt model for sand-layered soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(5): 93 －99. (in Chinese with English abstract) 的存在，界面附近土壤仍处于非饱和状态，若采用上层 0 引 言 土壤的饱和导水率求解稳渗率亦存在误差[13-15] 。从以 土层夹砂结构是中国西北地区常见的一种土体构 上研究可看出，采用 Green-Ampt 模型计算夹砂层土壤 型[1-2] 。夹砂层的存在，对土壤水分入渗规律有重要影 稳渗率，模型中的 2 个关键参数土壤实际导水率 K ′ 和