基于浅层非饱和带降雨入渗规律的试验与数值研究

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1、河海大学硕士学位论文浅层非饱和带降雨入渗规律的试验与数值研究姓名：陈学东申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：朱伟20050301摘要降雨引起浅层滑坡的预测、面源污染的评估、农业水土的保持、水资源的评价等都要求对降雨边界条件下的入渗规律有充分认识，合理计算入渗雨量方法的选择是掌握降雨入渗规律的关键。本文针对计算八渗雨量合理方法的确定及浅层非饱和带降雨入渗机理的掌握为研究目的，开展了如下的工作：1、通过自行设计的室内人工降雨土柱试验，揭示了降雨入渗量的变化过程，分析了主要因子对入渗量的影响。试验结果表明：①大于饱和渗透系数的降雨的入渗

2、过程可分为降雨控制入渗阶段、非饱和入渗阶段和饱和入渗阶段，积水点和饱和点是三者的分界点。②降雨强度和初始含水量是影响入渗量的主要因素。2、在室内人工降雨试验结果的基础上，对计算入渗雨量的Mein．Larson模型的应用进行了评价。解析方法(Mein—Larson模型)只能在恒定降雨和均匀初始含水率的条件下求解，且主要参数、

3、，f严重影响结果的稳定，所以此方法实际应用中有缺陷。3、在降雨入渗能力研究的基础上，改进了降雨入渗边界的计算方法，并对影响计算结果的非饱和特征参数和该方法的适用范围进行分析。仅用表层土的极限入渗率作为入渗能力存在一定

4、的问题，文中改用计溺表层土体基质吸力的方法判断表层土体是否由流量边界进入定水头入渗边界。通过试验对计算结果的验证表明，该计算方法可以对降雨入渗的过程进行比较符合实际情况的模拟。4、利用改进的降雨入渗边界计算方法，通过数值计算对降雨入渗能力影响因子及降雨入渗与水分运移的关系进行分析。①土粒粗细和压实度与降雨入渗能力之间关系密切，降低土粒的细度和增加压实度可以降低水分渗透。②当降雨强度小于±体的饱和渗透系数时，表层土体达不到饱和状态，最终的稳定入渗只能达到一个非饱和入渗状态。关键词：降雨入渗：非饱和；降雨入渗能力；人工降雨；数值模拟Abst

5、ractUnderstandingthenatureofwatermovementinthevadosezoneanditsquantificationisessentialtosolvingavarietyofproblems．Examplesofsuchproblemsare：predictionoflandslidesprobabilityinducedbyrainfall；assessmentofthepotentialforaquifercontaminationduetomigrationofwatersolublechem

6、icalspresentinthevadosezone；controloferosioneventsfromgivenprecipitation；andestimationofwaterrechargetotheunderlyingaquifer．Thekeypointinunderstandingthismechanismisthechoiceofanappropriatemethodtocalculatethevolumeofrainfallinfiltration．Therefore，theobjectionofthisdisse

7、rtationistochooseonesuchmethod，basedollwhichfuIrtherinvestigationthemechanismofrainfallinfiltrationinshallowtin-saturatedzoneisconducted．Themainworkinthethesisissummarizedasfollows：1．Basedonself-designcolumntest．theprogressofrainfallinfiltrationisrevealedanditsinfluencin

8、gfactorsanalyzed．Experimentsshowthat：①Forthecasewhereralnfallintensityexceedsthesaturatedpermeability．itcanbedividedintothreestagesbasedonthepondingpointandthesaturatedpoint．Theyaretherainfallintensitystage，theinfiltrationcapacitycontrolstageandthesaturatedinfiltrationst

9、age．②Rainfallintensityandinitialwatercontentareimportantinfiltrationfactorwhichinfhiencerainfallinfiltr