水文学原理第六章下渗

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1、第六章为何是下渗蒸发蒸散发蒸散发t降水截留洼蓄下渗地表径流壤中流地下水流深层地下水河道汇流流量历时曲线P67公式6-16，印刷错误，少一个“+”号第六章下渗（infiltration）§6.1下渗的物理过程三阶段（水分受力和运动特征）下渗过程中，土壤水垂向分布规律下渗结束后，土壤剖面内水分再分配土壤下渗率和下渗能力§6.2下渗理论和下渗公式饱和土壤水下渗理论：Green–Ampt方法非饱和土壤水下渗理论§6.3下渗试验与分析直接测定方法水文分析方法一、基本概念下渗是指降落到地面上的雨水从土壤表面渗入土壤的过程。下渗是水文循环中最难定量的

2、要素之一。1、基本概念包气带、饱和带(饱水带)§6.1下渗的物理过程几个基本概念下渗曲线（下渗能力曲线）下渗累计曲线稳定下渗速率fc剩余下渗率初始下渗速率下渗（入渗）下渗率（下渗强度）下渗能力（下渗容量）下渗、下渗率、下渗能力（下渗容量）指降水或灌溉水从地表进入土壤内部的过程。下渗快慢以下渗率表示。单位时间内，渗入单位面积土壤中的水量，用字母f表示，又称下渗强度。常用单位mm/min或mm/hr下渗下渗率下渗能力土壤在充分供水条件下的下渗率，用字母fp表示，又称下渗容量。下渗曲线——又称下渗能力曲线非饱和土壤上表面充分供水条件下,下渗率

3、随时间变化的过程线，用f(t)~t表示。下渗速率fcf0下渗累计曲线土壤充分供水条件下，累计下渗进入土层的水量随时间变化的过程线F(t)~t该曲线上某一点切线的斜率为该时刻的下渗率下渗曲线f(t)~t下渗累计曲线F(t)~t初始下渗速率f0在下渗最初阶段，下渗速率具有较大的数值，称为初始下渗速率f0相同土样，初始含水量不同，土壤初始下渗率不同稳定下渗速率fc随下渗进程进行，进入土壤的水量不断增加，而土壤水下渗速率不断减小，减小的速率呈现先快后慢的趋势。下渗曲线f(t)~t下渗累计曲线F(t)~t当土壤孔隙充满水，达到田间含水量，直至土壤

4、饱和时，下渗率就逐步递减到一个稳定的常值fc，这个值就是稳定下渗速率。剩余下渗率土壤某一时刻的下渗率f(t)与稳定下渗率fc的差值。表示土壤当前的下渗率离稳定下渗率的差值。f(t)fc二、干燥土壤饱和进程中下渗三阶段——受力差异下渗过程中，土壤水不断趋向饱和的进程中，土壤水分的受力状况在三个阶段不同，使得土壤水渗透速率在这三个阶段差异比较大渗润阶段渗透阶段渗漏阶段统称为渗漏阶段下渗三阶段123f0起始下渗速率fc稳定下渗速率fcf0第一阶段——渗润干燥土壤的渗润阶段非常明显,起始下渗率很大时间12对应的是土壤最大分子持水量第一阶段——渗

5、润（受力，水分形式，结束）下渗水主要受到干燥土壤颗粒的分子吸附力土壤水受力水分存在形式结束时刻当土壤含水量达到最大分子持水量时，渗润进程结束，开始向渗漏阶段过渡。形成吸湿水和薄膜水，开始时刻土壤干燥，下渗即开始，第二阶段——渗漏阶段这一阶段下渗率迅速递减，是非饱和水流流动阶段，通常将渗润阶段和渗漏阶段合称为渗漏阶段。直到达到饱和含水量结束毛管水与重力水土壤含水量达到最大分子持水量后，即开始，这个阶段内，下渗水浸润土壤，水分在毛细力、重力作用下运移，充填土壤孔隙，向下做不稳定流动，土壤水受力水分存在形式结束时刻开始时刻123饱和含水量第三

6、阶段——渗透阶段土壤水受力水分主要存在形式开始时刻重力水土壤含水量达到饱和含水量后，水分在重力作用下以稳定下渗率（饱和水力传导系数）稳定向下传输。阶段内，属于饱和土壤水运动。三、下渗过程中干燥土壤含水量的垂向分布规律包德曼（Bodman）利用砂壤土与粉砂土作试验，在土样表面始终保持积水5毫米的条件下，依据下渗水在土壤中的垂向分布规律，把干燥土壤下渗后的土壤水分剖面分为4个带1.饱和带2.过渡带3.水分传递带4.湿润带，其下界面就是湿润锋面湿润带饱和带湿润锋面含水量饱和含水量点田间持水量均质干燥土壤下渗进程中水分分布过渡带水分传递带饱和带

7、≤1.5cm位于土壤表层，在持续不断地供水条件下，土壤含水量始终处于饱和状态。不论下渗强度多大，土壤浸润深度怎样增大，饱和带的厚度一般不超过1.5cm过渡带，5cm左右在饱和带之下，土壤含水量随深度的增加，而急剧减少，形成一个水分过渡带。过渡带的厚度不大，一般在5cm左右。水分传递带位于过渡带之下，含水量沿垂线分布比较均匀，含水量在数值上大致是饱和含水量的60-80％左右。这个带内水分的传递运行主要依靠重力，基质势梯度比较小。在均质土中，带内水分下渗率接近于一个常值。湿润带的末端称为湿润锋面，是一个界面，是上部湿土层与下部干土层之间的界

8、面。界面上下的土壤含水量在数值上是突变的。随下渗不断进行，湿润锋面向土层深处延伸推进，直至与地下潜水面上的毛管水上升带相衔接。湿润带、湿润锋面的移动水分传递带之下，含水量随深度迅速递减。四、上表面停止供水、