在膜孔灌入滲方面研究中的入滲模型缺少明確的物理意義,針對這一問題,該文以一維Green-Ampt公式為基礎(chǔ)進行探討。對公式中概化濕潤鋒為平面的假設(shè)條件進行深化討論,結(jié)合膜孔灌三維入滲特點,建立了包含膜孔直徑、表征導(dǎo)水率和濕潤鋒面水吸力的膜孔灌入滲模型,利用室內(nèi)入滲試驗和以不同土壤質(zhì)地（典型砂壤土、典型壤土和典型粉壤土）的Hydrus-2D軟件數(shù)值模擬結(jié)果對其進行驗證。結(jié)果表明:試驗觀測和數(shù)值模擬得到的單位面積累積入滲量隨時間的變化規(guī)律與模型計算得出的結(jié)果一致,二者均方根誤差和平均絕對誤差接近于0,偏差百分比小于10%,數(shù)值相差不大;由模型計算得出的概化濕潤鋒由試驗及模擬結(jié)果在入滲前期相差很小,在入滲后期差別逐漸變大;另外,相較于水平方向,垂直方向的概化濕潤鋒計算結(jié)果更加接近試驗觀測值和數(shù)值模擬值。建立的模型可為準(zhǔn)確計算膜孔灌累積入滲量、預(yù)測濕潤鋒形狀提供依據(jù)。 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2019,35(20)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

一維Green-Ampt入滲公式示意圖注：zf為概化濕潤鋒深度，cm；H為土壤表層積水深度

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報（http://www.tcsae.org）2019年70潤區(qū)和未濕潤區(qū)，在濕潤區(qū)土壤含水率為飽和含水率θs，而未濕潤區(qū)含水率為初始含水率θi。如圖1所示，設(shè)地表積水深度為H，不隨時間變化，概化濕潤鋒位置為zf，概化濕潤鋒處的土壤水吸力為Sf，被認(rèn)為是某一定值。設(shè)地表Z軸處坐標(biāo)原點，向下為正方向。則地表處的水勢為H，濕潤鋒處總水勢為(Sf+zf)，其水勢梯度為()fffSzHz。由達西定律知ffsfzSHiKz（1）式中i為入滲率，cm/min；KS為表征導(dǎo)水率，cm/min；zf為概化濕潤鋒深度，cm；Sf為濕潤鋒面處水吸力，cm；H為土壤表層積水深度，cm。由水量平衡原理知：()sifIz（2）式中I為累積入滲量，cm；θs為土壤飽和含水率，cm3/cm3；θi為土壤初始含水率，cm3/cm3。入滲率i和累積入滲量I存在函數(shù)關(guān)系為ddIit（3）式中t為時間，min。式（1）－式（3）為Green-Ampt入滲公式，對于著重研究土壤入滲過程，Green-Ampt入滲公式具有特殊的作用。此公式因其各符號有著明確的物理量含義以及在使用過程中具有較高的準(zhǔn)確性而受到廣泛的應(yīng)用。注：zf為概化濕潤鋒深度，cm；H為土壤表層積水深度，cm。Note:zfisgeneralizedwettingfrontdepth,cm；Hisdepthofsoilsurfacewater,cm.圖1一維Green-Ampt入滲公式示意圖Fig.1Schematicdiagramofone-dimensionalGreen-Amptinfiltrationformula1.2膜孔灌三維入滲模型的建立1.2.1膜孔灌入滲膜孔灌入滲為三維入滲問題，如?

蚱涓鞣?龐兇琶魅返奈錮砹亢?逡約霸?使用過程中具有較高的準(zhǔn)確性而受到廣泛的應(yīng)用。注：zf為概化濕潤鋒深度，cm；H為土壤表層積水深度，cm。Note:zfisgeneralizedwettingfrontdepth,cm；Hisdepthofsoilsurfacewater,cm.圖1一維Green-Ampt入滲公式示意圖Fig.1Schematicdiagramofone-dimensionalGreen-Amptinfiltrationformula1.2膜孔灌三維入滲模型的建立1.2.1膜孔灌入滲膜孔灌入滲為三維入滲問題，如圖2a所示，膜孔為具有恒定水頭的圓柱形水室，其濕潤體過膜孔中心的各個垂直剖面均相同。如圖3為過膜孔中心的垂直剖面，其形狀接近于1/2橢圓[20-21]，因此整個濕潤體形狀為接近于以垂直剖面繞Z軸旋轉(zhuǎn)后的旋轉(zhuǎn)橢球體。為了研究方便，這里僅取過膜孔中心的垂直剖面研究。圖2b所示垂直剖面中Z軸取向下為正方向，并設(shè)土層表面為Z軸起點，X軸為土壤表層，X軸與Z軸交點o點為膜孔中心處。過膜孔中心的各個垂直剖面均相同，故可將膜孔灌三維入滲簡化為二維入滲問題：由剖面（過膜孔中心的垂直剖面）上方的膜孔水室對剖面進行入滲的二維入滲問題，該膜孔水室為從d到d（d為膜孔半徑）、單位寬度的線狀水室，在此將線狀水室看作壓力水頭為H′（H′為膜孔水室水頭）的線狀入滲源。注：d為膜孔半徑，cm；H′為膜孔水室水頭，cm。Note:disradiusoffilmhole,cm；H"isheadofmembraneholewaterchamber,cm.圖2膜孔灌入滲圖Fig.2Infiltrationofmembraneholeirrigation注：L為點（x，0）到點（a，b）的滲流路徑，即2點間距離，cm。Note:Listheseepagepathfrompoint(x,0)topoint(a,b),thatisthedistancebetweentwopoints，cm.圖3膜孔灌垂直剖面概

【參考文獻】：
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本文編號：3323197