土壤水分入渗概要.ppt

第六章 土壤水分的入渗 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 一、土壤水分入渗过程及规律 入渗速率的测定 积水（环）入渗 单环入渗 双环入渗 积水入渗仪 张力入渗仪 降雨-径流入渗仪 单环入渗仪 双环入渗仪 其它入渗仪 不同质地土壤的入渗速率 入渗速率是坡度和土壤质地的函数 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 垂直入渗条件下土壤水运动方程 SPAC系统的主要研究内容 根系吸水率 作物腾发量 有根系吸水存在时的土壤水分运动 根系吸水速率及其计算模型 单位体积土壤中的根系单位时间内吸取的水量 忽略Rr，则有 有根系吸水时的土壤水分运动基本方程 （一）忽略重力作用的下渗 当x=0时 代入(7), 入渗速率 入渗速率: 式中: 入渗速率f 重要结论: （一）忽略重力作用的下渗 方程（1）可改写为以距离坐标x（?,t）为因变量的基本方程, 即 2. 设D是含水量的函数D = D（?） 假定此方程的解是变量分离的, 即 （一）忽略重力作用的下渗 代入(2)式,整理得 上式左端只随t改变, 右端只随?改变, 既然该式对任一t和?均成立,可见等式两端必为同一常数,假定为a, 则 对式(5)积分, 得 （一）忽略重力作用的下渗 式中c1为积分常数,代入(3)式,整理得 引入参数 将上边界条件代入, 得 由下边界条件, 得 （一）忽略重力作用的下渗 由此可知,c1必须为0或为∞. 但若c1→ ∞, 则 结果是 将c1=0代入(6), 得 与所讨论情况不符, 故c1=0 此即Boltzmann变换, 是Boltzmann变换参数 （一）忽略重力作用的下渗 可以设想 的关系是连续光滑的,则必然有 对于(10)式 (11) 二、非饱和下渗理论与计算 上式给出了θ和λ的关系,即含水率θ随时间t和坐标X的变化关系,该式可以进行两类问题的求解: ①已知D(θ)求解θ—λ或θ~λ,t 。 ph:1:p迭代法 ②水平入渗运动所得的θ—λ，t或θ—λ关系求解土壤水分扩散率。Ph:l:p迭代计算方法是“土壤水动力学”P94用数值计算方法。 表示含水量θ在垂直剖面上的变化，如下图所示，在忽略重力作用时，即不考虑底部排水k(θ)时，土层在t时刻的吸水量F(t)为： 二、非饱和下渗理论与计算 二、非饱和下渗理论与计算 因此，入渗率f(t)为： t →0, f(t) →∞ t →∞,f(t) →0 ph:l:p 水平入渗率的计算公式 式中S不但与土壤特性有关，切与吸水过程的初始条件和边界条件有关。S 没有具体函数表达式，因为在求解(10)式时，还应确定 的函数形式。 基本方程： 初始条件： 边界条件： θ0 0 深度z 含水率θs 非线性 垂直入渗条件下土壤水运动方程的解 假定： 则有： 得近似解： θ0 0 深度z 含水率θs t1 t2 t3 t4 t5 入渗速度及入渗量的计算 根据达西定律有： 求上述方程的近似解得： 常用的入渗速度及入渗量计算公式 Philip公式（1957）： Kostiakov公式（1932）： Horton公式（1933）： Green-Ampt公式（1911）： 不同降雨（灌水）强度时的入渗 入渗速度 i 时间t if 0 p1 p2 积水或径流 积水或径流 畦灌、淹灌、漫灌时的入渗 不同灌水方法时的土壤入渗问题 有水层的一维运动 喷灌时的入渗 不同灌水方法时的土壤入渗问题 自由入渗 沟灌时的入渗 不同灌水方法时的土壤入渗问题 二维运动 滴灌时的入渗 不同灌水方法时的土壤入渗问题 三维运动 蒸发条件下土壤水分运动 土壤蒸发过程及影响因素 地下水埋深较大，表土迅速风干时的蒸发 降雨或灌水后地下水迅速下降时的蒸发 地下水保持不变时的稳定蒸发（