降雨和灌水入滲條件下土壤水分運動

第三章降雨和灌水入滲條件下土壤水分運動水向土中入滲過程土壤水運動線性化方程的近似解Green-Ampt模型的入滲解入滲通量/地下水補給量確定1CUG3。1水向土中入滲過程一、概述降雨和灌水入滲是田間水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，是水資源評價和農(nóng)田水分狀況調(diào)控的重要依據(jù)。水滲入土壤的強度主要取決于降雨或灌水的方式和強度以及土壤滲水性能。如果土壤滲水性能大于供水強度，則入滲強度主要決定于外界供水強度，在入滲過程中土壤表面含水率隨入滲而逐漸提高，直至達到某一穩(wěn)定值。如果降雨或灌水強度超過土壤的滲水能力，入滲強度就決定于土壤的入滲性能，就會形成地表徑流或地表積水。2CUG這兩種情況可能發(fā)生在入滲過程的不同階段，如在穩(wěn)定灌溉強度下，開始時灌溉強度小于土壤入滲能力，入滲率等于灌溉強度.經(jīng)過一定時間后，土壤入滲能力減小，灌水強度大于土壤入滲能力，于是產(chǎn)生余水。隨土壤水的入滲速率逐漸減小，最后接近于一常量，而達到穩(wěn)定入滲階段。3CUG

土壤的入滲能力隨時間而變化，與土壤原始濕度和土壤水的吸力有關，同時也與土壤剖面上土質(zhì)條件、結構等因素有關。在較干旱的條件下，土壤表層的水勢梯度較大，入滲速率較大。隨著入滲水滲入土中，土壤吸力下降。濕潤層的下移使吸力梯度減小。4CUG

在垂直入滲情況下，如供水強度較大，使土壤剖面上達到飽和，當入滲強度等于土壤飽和水力傳導度時，將達到穩(wěn)定人滲階段。如供水強度較小，小于飽和土壤水力傳導度時，達到穩(wěn)定入滲階段的入滲強度將等于該濕度條件下的非飽和土壤水力傳導度。5CUG入滲概述降水初期：土層干燥，吸水能力很強，雨水下滲快；降水延續(xù)：土層達到一定的含水量，毛細力與重力共同作用，下滲趨于穩(wěn)定；降水再繼續(xù)：當土層濕鋒面推進到支持毛細水帶時，含水層獲得補給。6CUG穩(wěn)定降水過程的土層水分分布圖

t1→t2→t3→t4一直不斷降水，地面積水t4停水后，t5→“濕降面→傳輸帶向下推進”。7CUG二、影響入滲過程的因素P=Rs+E+ΔS+RG影響降水入滲的因素？氣候因素（P，E）；降水總量；降水強度；降水頻率；降水延續(xù)時間?？偭看?，強度適中，間隔短，適中時間長的綿綿細雨最有利。溫度適中，溫差較小，相對濕度大，蒸發(fā)強度小。地形:高或低，陡或緩地質(zhì)？滲透性愈好，愈有利于入滲；地下水位埋深8CUG

三、入滲過程的定解條件降雨或灌水條件下的入滲過程和初始土壤剖面上水分分布與地下水位條件有關。一般入滲問題的定解條件有以下幾種情況。1。初始條件初始h或已知：9CUG2。邊界條件

（1）上邊界條件（地表）降水或灌溉使地表濕潤，但不積水，表土接近飽和含水率降水或灌水強度已知，且不超過入滲強度，不積水降水或灌水強度大于入滲強度，地表積水，積水深為H(t)，則10CUG2。下邊界條件（1）地下水埋深較小，以地下水位作邊界地下水位不變（設地下水位埋深為d）地下水位變化d(t)已知,有（2）地下水埋深較大，計算范圍內(nèi)下邊界含水率保持初始含水率11CUG（3）不透水邊界，下邊界流量為零，12CUG3。2土壤水運動方程的近似解在地表有一薄水層時，表層含水率等于飽和含水率；在地下水埋深較大時，計算時段內(nèi)入滲水不會到達下邊界。為此，下邊界土壤含水率不變，等于初始含水率，則邊界條件可以寫作以下形式：13CUG由于該微分方程為非線性方程(因為擴散度D()及水力傳導度k()均為待求含水率的函數(shù)），求解比較困難。為簡化計算，以平均值近似代替該方程為常系數(shù)線性方程，可以用拉普拉斯變換求解。對此采用拉普拉斯變換得象函數(shù)方程：14CUG原函數(shù)15CUG16CUG再進行逆變換得含水率的表達式：采用式可計算不同時刻的土壤含水量剖面。此圖說明什么？17CUG入滲強度i隨時間t的變化有什么特點呢？18CUG3.3Green-Ampt模型的入滲解Green—Ampt模型是1911年提出的一種簡化的入滲模型，假定：土壤是由一束直徑不相同的毛管組成，入滲過程中，濕潤鋒面幾乎是水平鋒面，且在鋒面上各點的吸力水頭均為Sm鋒面后面的含水率相同，k()為常數(shù)又稱活塞模型。入滲通量計算？19CUG此式表示t時刻濕鋒面到達的位置20CUG21CUG3.4湖入滲型通量/恰地下水辭補給量傍的確定楊方法達西公爭式零通量面度或瞬時剖謠面法示蹤方法水均衡法擊（Wat棋er峽bud育get昌）基于地表較水-地下抱水信息的挎方法（Met乞hod箏sb聲ase榜do境ns備urf暖ace爸/gr巧oun徐dw磨ate割rd門ata荒）22CUG入滲補睛給地下寧水量的燈確定方甘法MethodScale/FlowFavorableaspectsUnfavorableaspectsWaterbudgetLocaltoareal;steadyortransientflow;preferentialanddiffuseflowWatertablefluctuationAreal;transientflow;preferentialanddiffuseflowInexpensive,simpleCanbedifficulttocorrectlyidentifywaterlevelrisesduerechargeonlyLysimeterLocal;steadyortransient;preferentialanddiffuseflowCanmeasurerechargedirectlyCanbeexpensive,disturbanceduetoinstallationDarcianLocal;steadyoftransient;diffuseflowDoesnotcapturepreferentialflowZero-fluxplaneAreal;steadyortransientflow;diffuseflowIntensivefieldmonitoringrequiredTracersLocaltoareal;steadyortransient;preferentialanddiffuseflowFlowratemaychangeintime,multiple/missedpeaks23CUGDar緊cy’陣sL附aw:穩(wěn)定態(tài)Dar羅cia岡n方法評價觸地下水補北給hh24CUG基質(zhì)勢梯釀度為零處曠水流通量垂向驅(qū)唱動力只廁有重力水流垂貫直向下料，水力舞梯度和僑通量等笑于常數(shù)野外存在鴨基質(zhì)勢梯覽度為零的外現(xiàn)象嗎？25CUGMatr守icP梢ress揪ure書Pr肚ofil推ePal刻ous閃eR尿idg副e運Hol絹e2屯J幻玉une醫(yī)19其89h26CUG27CUG28CUGSome持imp摩orta障ntq曬uest煤ionsHow段accu朗rate害doe歡sK()h身ave訊tob甚e?How牽ac繭cur厚ate遵do何esfie槍ldhav趙et最ob檔e?How誼deep椒for肥ste優(yōu)adin棚ess?What辟abo傲utp盡refe短rent前ial理flow途?Wha車ta炎bou晌tn該on-滅one旬-di慌men派sio輪nal修fl奮ow?How殲much勝dev柔iati向onf河rom鍬perf伶ect除stea窄dine碎ssi互sto元lera群ble?29CUGWat伐er旱Bud習getLar賽ges綢tc極las陰so君fr愁ech顯arg逆ee秒sti白mat片ion敢te潤chn乏iqu紗esRes六idu掠al銅app迷roa旱ch險vs.鍵di脅rec忠ta箭ppr萄oac醉hNop承resu詞ppos才itio阿nab持out蠟mech各anis演msf列orw斧ater表mov央emen惹tMay健beu徐sed童onl恢arge娛or茄smal經(jīng)lsc席alesAcc袋ura毯cy傍dep戴end占so進nh舞ow霸wel葵lc駁omp斷one查nts蝦ca產(chǎn)nb染em掛eas緒ure當d,秤esp證eci森all迫yw討hen盒R觀is含sma記ll看rel昨ati盲ve村to加oth鋼er感val影uesTim蛇es略cal完eo昂fe鉛sti頁mat藏ei批si項mpo邀rta秘ntP=夕ET誤+DS–異Qin+Qout+R30CUGZer態(tài)oF何lux籃Pl籌anePlan喇eof鴨zer開ogr喇a(chǎn)die帳nti狡nUZChan擋ges涉inm貧oist盡ure早abov置eZF墊Pus爐edf匪orE辯Tca魔lcul饅atio啞nChan撐ges準inm哨oist議ure膠belo警wZF殖Pus罩edf脫orr表echa廉rge辱calc班ulat袍ionInte戴nsiv矛efi襖eld溪moni乞tori能ngr壞equi拿red筍(qandy)ZFP煙ma玻ym松ove留up何or壟do剩wnHydraulicHeady(z,t)-+DepthZFPETRecharge31CUGLysi購mete謙rsUsua故lly飾cyli扇ndri談cal,虎var堤iabl傻esi測zeFlu瞎xes曬ar滴em峽eas尖ure互du喘sin膊gd識rai帽ns,廊co鴉lle址cti侮on冶ves辦sel案s,金or致bal蒜anc繭esSma歐ll-族sca抬le久wat檔er旺bal錦anc犯eIfb區(qū)otto月mis捉bel色owZ鹽FP,漏drai充nage截=r胞echa命rgeExp吃ens鋪iveDis度tur梅ban易ce游of銷soi宏la評nd從veg請eta增tio廚nUnn譽atu妨ral所bo蜓tto弦mb薦oun朋dar胖y32CUGSur裂fac濃eW辟ate敘rM規(guī)eth耗odsCha乓nne即lw羞ate阿rb勾ala處nceLosi培ngs雹trea床msStre你aml觀oss佛dete殃rmin演edb哄ydi洞ffer旬ence車sin濾dis爽char拉gea究long嘗rea近chLoss耳esm舌ayn副otb串edu皇eto駁rec蜻harg雖eon朱lyOthe吳rso腹urce紫sre頓char女gem崖ust右bed軋eter規(guī)mine豬dif動imp券orta減ntStr索eam鳴fl惑ow甲hyd址rog談rap鵝hsGai芹nin迎gs股tre步amsReq辟uir丙es狹wel千l-s省ust禿ain餓