土壤水分运动方程与参数研究进展

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1、现代农业科技圆园11年第20期资源与环境科学土壤水分运动方程与参数研究进展陈晓冰李阳芳渊西南林业大学环境科学与工程学院袁云南昆明650224冤摘要概括了非饱和土壤水分运动方程的研究进展以及为预报非饱和土壤水分运动获得土壤水分运动参数的方法袁并提出土壤水分运动研究将以计算机模型尧数值模拟尧自动测定装置等工具为发展趋势遥关键词土壤水分运动方程曰土壤水分运动参数曰计算机模拟曰数值模拟曰自动测定装置中图分类号S152.7文献标识码A文章编号1007-5739渊2011冤20-0265-04ResearchonSoilWaterMovementEquationandParameterCHENXi

2、ao-bingLIYang-fang渊CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering袁SouthwestForestryUniversity袁KunmingYunnan650224冤AbstractTheaturated-unsaturatedsoilwatermovementequationprogressandthemethodsofgettingsoilwatermovementparameterforforecastingaturated-unsaturatedsoilwatermovementweresummedup.Thedevelo

3、pmenttrendofthesoilwatermovementwerestudiedbyusingcomputermodel袁numericalsimulation袁automensurationdeviceandsoon.Keywordssoilwatermovementequation曰soilwatermovementparameter曰computermodel曰numericalsimulation曰automensurationdevice土壤水是水资源中一种十分重要的资源袁是联系地表流动所应满足的运动方程袁随后将达西定律应用到其他质水与地下水的纽带袁是水循环过程中不可缺

4、少的部分遥研究地的土壤中发现袁达西定律并不是对所有多孔介质中的液土壤水要从土壤水分物理性质和过程开始袁土壤水分运动体流动普遍有效袁它只适于层流状况遥当土壤水通量很高基本方程可直接反应土壤水分运动基本原理遥土壤水分运时袁惯性力作用不可忽略袁水流达到稳流袁水流通量与单位动基本方程除了位置坐标尧时间坐标尧基质势或土壤含水量能量损失之间不再满足线性关系遥且当水流通过过大或过外袁还有非饱和导水率尧土壤水分扩散率和比水容量等水分小孔隙时袁水分运动规律可能不符合达西定律遥事实上袁在运动参数袁在模拟土壤水分运动时这些参数是必不可少极大多数情况下达西定律可以运用于土壤水流运动袁而在的遥因此袁研究土壤水分

5、运动基本方程和土壤水分运动参数粗砂或黏土介质中必须慎用遥对认识和掌握土壤水物理性质尧运动过程等具有重要意义袁1.2白金汉要达西定律同时为解决农业生产尧实践上的合理灌溉袁以及水利科研上基于土水势由基质势和重力势组成曰土壤是等温尧膨胀水文产流计算尧地下水补给尧流域合理调水尧用水也具有十的袁且不含任何溶质成分袁气体压力势为零曰非饱和土壤导分重要的意义遥水率是土壤含水量或基质吸力函数这3种主要的假设遥1土壤水分运动基本方程EdgarBuckingham于1907年通过修正达西定律用来描述非[2]1.1达西定律饱和土壤水流遥非饱和土壤白金汉要达西定律为院早在150多年以前袁Darcy渊1856冤

6、便提出了至今仍被人q=-K渊兹冤鄣鬃=-K渊兹冤鄣渊鬃m+z冤=-K渊兹冤渊鄣鬃m+1冤渊3冤鄣z鄣z鄣z[1]们用于研究土壤水分运动的达西定律袁其是在测定饱和沙式中院q为土壤水流通量曰K渊兹冤表示土壤非饱和导水率袁柱渗透率过程中发现的袁得出土壤水通量q与土壤水势梯同时也可以表示土壤含水量的函数曰鬃=渊鬃m+z冤曰鬃m为基质度渊吟鬃冤成正比袁即势袁z为重力势袁方向向上为正遥吟L如果用基质吸力代替基质势袁达西定律可表示为院q=-Ks吟鬃渊1冤吟Lq=-K渊兹冤渊▽h依1冤渊4冤式中院Ks为饱和导水率袁是一个与水流状况无关尧仅与式中的正负号与垂向坐标轴方向的选取有关袁如坐标轴方向上为正袁则

7、取正号袁相反取负号遥土壤特性有关的参数曰吟鬃为水势梯度袁负号表示水流方向吟L土壤各向性质不同的情况下袁3个方向上的非饱和导水与水势梯度方向相反遥率函数一般不同袁达西定律的表达式为院后人将达西定律外推时发现袁达西定律不仅适用于均q=-Kx渊兹冤鄣鬃mi-Ky渊兹冤鄣鬃mj-Kz渊兹冤渊鄣鬃m依1冤k渊5冤质土壤袁而且还适用于非均质土壤遥对于非均质土壤袁土壤鄣x鄣y鄣z在各个方向上的导水率是不同的袁达西定律用下式表示院式中院Kx渊兹冤袁Ky渊兹冤袁