层状夹砂土柱室内积水入渗试验及模拟.pdf

《层状夹砂土柱室内积水入渗试验及模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第26卷2010年第1l期11月农业工程学报TrallsactionsoftheCSAEVbl．26No．11Nov．20106l层状夹砂土柱室内积水入渗试验及模拟王春颖，毛晓敏※，赵兵(1．中国农业大学水利与土木工程学院，北京100083)摘要：为了研究夹砂层对入渗强度、湿润锋行进和沿程土壤含水率变化的影响，进行了室内层状夹砂土柱一维薄层积水入渗试验和相应情况下均质土柱的对照试验。结果表明，当湿润锋到达夹砂层上界面后，层状夹砂土柱的入渗过程与均质土入渗表现出明显不同。在湿润峰穿过夹砂层上界面时入渗率有较大波动，且最终进入稳渗阶段，其稳

2、渗率明显小于同时刻均质土柱入渗率；当湿润锋穿过夹砂层后，夹砂层内的土壤含水率明显小于其饱和含水率．根据试验和分析，建立了针对层状夹砂土入渗的s．Gre％．舢印t模型，该模型可以较准确地反映层状夹砂土柱积水入渗的机理和更好地模拟其入渗过程。关键词：土壤，水分，入渗，积水入渗，层状夹砂土柱，G他的-A泖t模型doi：10．3969／j．issn．1002—6819．20lO．11．01l中图分类号：S271文献标志码：A文章编号I1002—6819(20lO)_ll一006卜07王春颖，毛晓敏，赵兵．层状夹砂土柱室内积水入渗试验及模拟[J】

3、．农业工程学报，2010，26(11)：61—67．W锄gCh啪ying'M∞Xi∞nlin，ZhaoBing．Experim∞tS锄ds咖lation锄infil仃ati∞intolayeredsoilcoluIm、Ⅳith娜dinterlay盱underpondingcondition[J】．Tr锄s∞tionsofnleCSAE，2010，26(11)：61—67．(inChine∞奶mEnglishabsn狮t)0引言层状土是自然界中普遍存在的土壤结构。国内外学者在均质土壤一维垂直入渗研究的基础上，对非均质层状土壤的入渗规律进行

4、了大量的试验和理论研刭㈨。研究结果表明层状土壤的入渗与均质土壤入渗有明显差异。尤其当入渗水流从细质土进入粗质夹砂层后，由于下层土壤质地和导水性质与上层土壤不同，整个入渗过程可能由非线性阶段转变为稳渗阶段，稳渗率比相同时刻均质土的入渗率减小。因此与均质土入渗过程相比，夹砂层在一定时间段内可起到减渗作用。以往的试验研究多是针对入渗率进行的，对湿润锋行进、土壤含水率变化过程的观测和分析较少。本文针对积水入渗情况下均质土和层状夹砂土(含较粗质砂土夹层)下的入渗过程、湿润锋行进和土柱剖面土壤水分变化规律进行了试验观测，在均质土C№e11．舢npt

5、模型【7J(本文简称G-A模型)和非均匀土壤剖面的(h∞一Ampt模型【8】(本文简称H-G．A模型)及计算层状夹砂土稳渗率的修正的Ch锄．知npt模型【9】的基础上。建立了针对层状夹砂土的S．Greell．mnpt模型(本文简称S．G．A模型)，对层状夹砂土影响下的入渗规律进行了模拟分析。1试验设计与方法进行了层状夹砂土柱薄层积水入渗试验，为便于对收稿口期：2010．01．24修订日期：2010．11拼基金项目：国家自然科学基金项目(50979105)：教育部新世纪优秀人才支持计划项目(07．0814)；北京市科技计划课题(D0904

6、09004009004)作者简介：王春颖(1987一)，女，内蒙古赤峰人，主要研究方向为水资源与水环境。北京中国农业大学水利与土木工程学院，100083．Email：w观gch埘yingl987@yah∞．com※通信作者：毛晓敏(197l一)，女，山东菏泽人，博士。副教授，主要从事水文水资源及农业水土工程研究。北京中国农业大学水利与土木工程学院，l00083。Email：maoxiaonlin@tsi丑曲uaorg．∞照，同时进行了相同条件下均质土的入渗试验。试验装置见图l。采用马氏瓶固定水头供水并进行入渗量的测量。有机玻璃柱内插入土

7、壤水分传感器探头(型号ECH，O)，连接数据采集器用以观测记录土壤含水率随时间的变化。有机玻璃柱下面部分为排气、排水室。设置侧面排气孔(在湿润锋到达该处前封闭该排气孔，以防漏水)和底部排气以减少禁锢空气对入渗的影响。橡皮塞多孔扳捧水口口图l试验装置示意图Fig．1Sketchmapofmee冲crim钮tequipme曲62农业工程学报2010年均质土柱(壤土)和层状土柱(壤土+砂土+壤土)高度均为60cm，层状土柱中夹砂层埋深22．5cm，厚度20cm。壤土和砂土的颗粒分析结果见表1。表1壤土和砂土颗粒组成TablelParticle

8、锄alysisoflo锄舳ds锄d试验步骤：1)按照壤土干体积质量1．4g／cm3、砂土干体积质量1．75加m3分层装土，层间打毛。土柱装好后，调整马氏瓶高度，保证土柱在恒定水头2cm情况下开始入渗。2)试