土壤水力参数对点源入渗土壤湿润体形状的影响

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为探究点源积水入渗的运移机理,以达西定律和质量守恒原理为基础,利用HYDRUS软件对点源积水入渗过程进行数值模拟分析与验证,分析点源积水入渗条件下土壤水平湿润锋与垂直湿润锋的比值(湿润锋比)和土壤水力参数(进气吸力、形状系数以及饱和导水率)之间的关系,并基于土壤饱和扩散率建立水平湿润锋运移模型。结果表明:细质土壤(进气吸力大于11 cm)的湿润体形状近似为以积水中心为椭圆心、垂直湿润锋和水平湿润锋分别为长半轴和短半轴的椭圆体,但粗质土壤(进气吸力小于8.7 cm)湿润体的椭圆心位于积水中心下方,从而导致短半轴大于水平湿润锋以及长半轴小于垂直湿润锋;细质土壤的湿润锋比随时间变化较小,可近似为常数,土壤湿润锋比与形状系数和饱和导水率之间无显著的函数关系,但与进气吸力呈线性递增关系,决定系数R2=0.999;湿润锋运移过程可以采用入渗时间的幂函数拟合,且幂函数系数和指数分别可以用土壤饱和扩散率的一次多项式和二次多项式进行估计,得到的模型经验证在误差允许范围内具有较好的效果。本研究可为分析点源积水水盐运移等问题提供一个更加机理性的工具,同时也为我国北方干旱半干旱地区合理设计滴灌系统提供科学依据规划和提高农业灌溉用水效率。
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