土壤水文学2009-2-下渗计算过程.pptVIP

土壤水分入渗计算 内 容 概述 霍顿模型 GREEN-AMPT模型 郝振纯模型 1. 概述 入渗量与入渗率 入渗率与时间的关系 2. 霍顿模型 Horton’s Equation Typical Values for the Horton Model 3. Green-Ampt模型 原理： Green-Ampt模型研究的是初始干燥的土壤在薄层积水时的入渗问题。基本假定是，入渗时存在着明确的水平湿润锋面，将湿润的和未湿润的区域截然分开。也可以说含水量?的分布呈阶梯状，湿润区为饱和含水量?s，湿润峰前即为初始含水量?i，如图示。这种模型又称活塞模型。 Green-Ampt Model (1911)- CONCEPT Green-Ampt模型公式 当地表积水很小时，H?0，则有： Green-Ampt Equation For F Fs: f = i and F = Sf??/(i/Ks – 1) for i Ks For F Fs: f = fp and fp = Ks(1 + Sf ?? /F) f = infiltration rate, ft/sec i = rainfall intensity, ft/sec F = cumulative infiltration volume, ft Fs = cumulative infiltration volume for ponding, ft Sf = average capillary suction at wetting front, ft water ?? = initial moisture deficit for this event, ft/ft Ks = saturated hydraulic conductivity of soil,. ft/sec Green-Ampt入渗公式分析 Green-Ampt入渗公式简单，且有一定得物理基础，此公式虽然按照均质土壤导出，但应用到非均质土壤或初始含水率分布不均匀的情况时，也都能获得较好的结果 Green-Ampt入渗公式在应用上的主要困难在于如何正确的确定参数Ks和sf。 Green-Ampt入渗公式缺点之一： Ks的正确的确定。入渗时，地表至湿润锋之间含水率分布均一的假定一般不会引起较大的误差，但地表含水率?0值是较饱和含水率?s为小的某个值，因而入渗公式中（?s-?i）应该换为（?0-?i）；Ks应换为K0，显然K0 Ks 。Bouwer建议K0 =0.5 Ks ， K0（原式中的Ks）即为稳定入渗率fc，其值可由田间入渗实验测定。 Green-Ampt入渗公式缺点之二： sf的正确的确定。 研究表明，K0和（?0-?i）不准确所引起的误差，大于sf不准确所造成的误差 Green-Ampt模型是干土积水入渗模型，Mein和Larson提出了将其应用于降雨入渗的方法，以稳定的降雨入渗为例： i为稳定的降雨强度，只有当i大于土壤的入渗能力时，地面才形成积水，记开始积水的时间为tp。由模型可知，入渗率f是随累积入渗量F的增加而减小的。设想当累积入渗量达到某一个值F时，f=i，此时即开始积水，称此累积入渗量为Fp，可以导出开始时的Fp值： 由于只有当 RKs 时才可能发生积水，此时，入渗率可表示为： 现举例说明： 由以上两式可计算积水后不同时间的累积入渗量及入渗率，计算结果如下表： 郝振纯模型 郝振纯. 黄土地区降雨入渗模型初探. 水科学进展，1994，5(3)：186-192 郝振纯模型 计算积水入渗时间t0 影响超渗产流的因素 雨强和雨量强Rainfall intensity or amount 前期条件Antecedent conditions 土壤和植被Soils and vegetation 地下水埋深Depth to water table (topography) 地质Geology 式中：KS是饱和水力传导度；?S是饱和含水量；?H是最小（凋萎）含水量；s是毛管吸力。F(mm)是累积下渗量；FA(mm)是土壤初始含水量 GREEN-AMPT 式中：t0是积水入渗时间；F0是t0时的入渗水量；F为时间t时的入渗总量。 in in-1 … ij+1 ij ij-1 … i2 i1 pn pn-1 … pj+1 pj pj-1 … p2 p1 tn tn-1 … tj+1 tj tj-1 … t2 t1 t为时间，p为累积降水，i为时段雨强 入滲公式 入滲公式为提供简单的入滲计算方式，以滿足工程上估计土壤入滲量的需要。累计入滲量F为已知時距內入滲水量的总深度。应等于入滲率f 在該時距內的积分，即 因此入滲率即為累计入滲量的微分 大多数的入滲