沟灌交汇入渗模型建立与验证.pdfVIP

第41卷第11期 人 民 长 江 V01．41，No．11 201 0年6月 River 2010 Yangtze June， 文章编号：1001—4179(2010)11—0102—04 沟灌交汇入渗模型建立与验证 曹国良，彭习渊 (湖北省水利水电勘测设计院，湖北武汉430064) 摘要：以往对于沟灌入渗研究多是基于自由入渗，而对沟灌交汇入渗的研究较少，沟灌交ir-入渗试验因受较多 因素影响，相对复杂。为了更加方便地研究沟灌交；12入渗规律，以土壤水动力学原理为基础，研究了沟灌交汇 入渗下土壤水分运动规律，建立了沟灌交汇入渗的二维入渗模型。并通过试验对模型进行了检验，以中壤土 为例，试验验证了累积入渗量和湿润锋运移位置的合理性，模型计算与试验结果吻合较好，表明所建立的模型 是可靠的。这为进一步研究沟灌交；12入渗规律打下了基础。 关键词：交汇入渗；数值模拟；沟灌；地面灌溉 中图法分类号：$275 文献标志码：A 沟灌是一种古老的灌水方法，适用大田宽行作物 1模型建立 灌溉，在地面灌溉中应用广泛。沟灌入渗属于二维入 渗，影响因素复杂，对此，国内外均有研究，Neuman等 1．1 沟灌交汇入渗土壤水分运动模型 提出了地面灌溉土壤水分运动的二维形式(SWM 沟灌既有沟底垂向入渗，也有沟侧水平方向入渗， Ⅱ)‘1。；Nourel—Di等建立了二维非饱和土壤水的瞬态 属于二维非饱和土壤水分运动。假设土壤为各向同 运移数学模型[21；Esfandiari等用系统优化的方法对沟 性、均质的多孔介质，不考虑土壤内部气阻、温度以及 灌人渗进行了研究‘3。；刘直仁等分析了矩形灌水沟人 蒸发对入渗的影响，湿润区任何一点土壤含水量均接 渗条件下，浸水边界上入渗通量分布及累计入渗量变 近饱和含水量0。，根据质量守恒定律和非饱和达西定 化的规律H。；孙西欢等通过大量试验研究了在土壤条 律，土壤水分运动的偏微分方程为旧1： 件一定的情况下沟距、湿周及侧向影响数对沟灌人渗 及考斯加柯夫模型入渗参数K、仅的影响¨“。；张新燕 等通过室内试验，研究了水深、沟底宽、沟底导水率和 式中，0为土壤体积含水量；t为时间；D(口)为非饱和 土壤初始含水率对沟灌人渗的影响¨。。 土壤水的扩散率；K(0)为非饱和土壤的导水率。 以上研究基本是针对沟灌自由入渗进行的，而对 沟灌交汇入渗的研究较少，沟灌交汇入渗试验受较多 1．2定解条件 因素的影响，试验结果往往会出现一定偏差，主要表现 如图1所示，％、z为平面坐标，z轴以向下为正。图 在试验开始后的前几分钟，入渗水量和时间不易控制， 中，灌水沟关于CD所在垂直面对称，因此，只考虑 容易造成较大误差。 为了减少测量误差，本文采用数值模拟的方法对 面，其两边水流通量为零，又叫零通量面。其计算区域 试验进行进一步的分析，以期得到更加精确的结果，从 如图中阴影部分所示。 而进一步研究沟灌灌水技术。 假定计算区域内初始含水量均一分布，其值为0。， 收稿日期：2010—04—30 作者简介：曹国良，男，工程