非飽和土壤水分運動是自然界水循環(huán)的主要組成部分,在農(nóng)田灌溉和排水以及水資源評價等方面起著重要作用。水分運動方程解析解的研究對于模擬土壤水分運動過程以及土壤水力參數(shù)的估計等具有重要的意義。由于時間分?jǐn)?shù)階水分運動方程能夠用來捕獲非飽和多孔介質(zhì)中水分運輸?shù)姆遣柶澛儞Q現(xiàn)象,這促進了該方程解析解以及數(shù)值解的發(fā)展。本文主要研究工作如下:(1)介紹了土壤水分運動過程的研究背景與意義,概括了水分運動方程解析解、時間分?jǐn)?shù)階水分運動方程解析解以及無網(wǎng)格有限點方法的國內(nèi)外研究進展,并給出了分?jǐn)?shù)階微積分的基本理論。(2)運用最小作用原理及變分原理將一維非飽和土壤水分垂直入滲問題轉(zhuǎn)化為泛函極值問題。通過歐拉-拉格朗日方程和積分中值定理得到了 土壤水分運動方程的泛函極值解。再利用水平吸滲問題的解析解方法,給出了垂直入滲問題的泛函極值修正解。數(shù)值實驗結(jié)果表明本文提出的修正解析法能夠準(zhǔn)確模擬一維初始含水量均勻分布、地表積水或定水頭條件下非飽和土壤水分垂直入滲過程。(3)基于經(jīng)典水平吸滲定解問題的解析解方法,提出了一維時間分?jǐn)?shù)階水平吸滲定解問題的近似解法。通過近似解與數(shù)值解的誤差對比,結(jié)果表明本文近似解析法的有效性...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1分別采用Hydrus-1D、泛函極值解式(2-20)和修正的泛函極值解(2-23)計算的土壤水分含量剖面

2基于Brooks-Corey模型的土壤水分運動方程的近似解rus-1D模擬的土壤含水量剖面。當(dāng)近似解、修正近似解與數(shù)值解的相對誤差小于選擇值。由圖2-1可以看出，與近似解模擬的土壤含水量剖面相比，修正近似土壤含水量剖面與Hydrus-1D模擬的更為吻合。由于近....

圖2-2參數(shù)α與濕潤鋒深度zf的關(guān)系

121dmnfzhnsrrezzSe,夠大，當(dāng)fhmnfzzezd210時，飽和度Se將大于1，優(yōu)選擇，土壤3的濕潤鋒fz為51.5cm時，0<z<29cm；土<z<40cm；土壤6的濕潤....

圖2-3斜率β與進氣吸力hd的關(guān)系

圖2-3斜率β與進氣吸力hd的關(guān)系Fig.2-3Relationshipbetweentheslope(β)andhd.滲問題中，累積入滲量與濕潤鋒的關(guān)系一般全九[21]等給出了兩者之間近似線性的關(guān)系與時間的表達(dá)式，兩者之間的關(guān)系為非線性數(shù)的累積入滲量的近....

圖2-4分別采用Hydrus-1D、式(2-29)和式(2-30)計算得到的累積入滲量隨濕潤鋒變化過程

別采用Hydrus-1D、式(2-29)和式(2-30)計算得到的累積入滲量隨濕潤nshipsbetweencumulativeinfiltrationcalculatedusingHydrus-1D,Eq.(2-andthedepthofthewet....

本文編號：3926544