推求Gardner-Russo持水曲线模型参数的简单入渗法 Estimation of parameters in Gardner-Russo model for soil water retention curves by means of simple infiltration method.pdfVIP

水 利 学 报 2006年9月 SHUIUXUEBAO 第37卷第9期 文章编号：0559．9350(2006)09．1114．08 推求Garmler．1沁so持水曲线模型参数的简单入渗法 邹朝望1’2，薛绪掌2，张仁铎3 (1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072； 2．国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100089；3．中山大学环境科学与工程学院，广东广州510275) 摘要：本文基于水平一维非饱和土壤水分运动规律，推求了GaTdner—Russo持水曲线模型参数，获得了水平一维非饱 和土壤水分运动中累积入渗量、入渗率、湿润峰、入渗时间之间的理论关系。用模拟的结果进行拟合，其决定系数 为0．9969．O．9997。当获得土壤饱和体积含水率、初始体积含水率、残余体积含水率和土壤饱和导水率，基于这些 估计的参数值与理论值进行比较，并进行了模型中参数的敏感性分析，结果表明本研究所求得的参数有较高的精 度，为土壤水分运动参数求解提供了一种简单的土壤水分瞬时人渗法。 关键词：土壤水分渗流运动；持水曲线；G州ner-Russo模型；参数；数值模拟 中图分类号：s152．7+ 文献标识码：A 在农业生产、农田水利和水土保持工程设计中，土壤水动力参数非常重要，而土壤持水曲线和导水 率函数又是获得其它土壤水动力参数的基础，因此对土壤持水曲线和导水率函数的研究一直是土壤物 理学家关注的重点问题。目前，确定土壤持水曲线和导水率函数方法通常分为直接法和间接法2类。 在直接法中，GIeen等…评述了室内测定土壤导水特性即土壤水分特征曲线和土壤导水率的众多方 概念准确，但它们耗时耗力。为了克服直接法的缺陷，愈来愈多的学者尝试用间接的方法来估计非饱和 土壤水力特性，并取得了一定的成果。土壤质地资料被成功地用来预测非饱和土壤水力特性“1。shao 和Horton归。利用数值方法推导了van 0。 设任何时候水吸力从入渗面到湿润峰服从线性分布的基础上建立起来的。借助这个思想，wang等H 数，并用数值方法进行了验证。由于描述土壤水分运动方法的局限性和适用性不同，应该发展不同的方 法来推求更多描述土壤水分运动模型中的参数，这对于土壤水分运动研究具有十分重要意义。 本文基于利用简单人渗理论确定非饱和土壤水分运动特性思想，假设土壤水动力特性可用Gardner 这些理论推求了GR模型中的水动力参数。数值模拟和实验数据验证该方法的适用性和可行性。 1基本理论 水平一维非饱和土壤水分运动建立在Buckingham—Darcy定律基础上，其表达式为 收稿日期：2005一08．30 基金项目：国家自然科学基金资助项目(504790“；北京市科技新星计划资助项目(H020821340130) 作者简介：邹朝望(1979一)，男，湖北监利人，博士生，主要研究方向为地面水资源与地下水资源及环境。 E—Inail：zcwgh0206@163．com 一1114— 万方数据 q=一啪)差 (1) 式中：口是达西流速(c“s)；_j}(^)是土壤非饱和导水率(c“s)；^为土壤水基质势(cm)。 GaI．dner(1958)表征的土壤水力传导率函数为 而=后。e如 (2) Russo(1988)表征的土壤水分特征曲线函数，其表达式如下 s。=措=[e05～“，2)P州’ (3) 水平一维土壤水分入渗，可以用Richards方程描述如下 at—a菇L”、”7甏=未【_j}(厅)碧】a戈J