紫色土水分一维水平运动的数值模拟

第二章 土壤水分运动基本方程如前所述，达西定律是由达西（Darcy ，Henry 1856）通过饱和砂柱渗透试验得出，后由Richards （1931）将其扩伸至非饱和水流中，并规定导水率为土壤负压h 的函数，即()H h k q ∇= （2-2-1）式中：H ∇——为水势梯度；k （h ）——为导水率，是土壤负压h 的函数； q ——为水流通量或流速。

Richards 方程垂向一维方程为)1)(( )(±∂∂-=∂∂-=zhk zH k q z θθ注意：H=h ±z ，垂直坐标向上为“+”；向下时为“–”。

由于k （h ）受滞后影响较大，上式仅适用于单纯的吸湿或脱湿过程。

若将导水率作为容积含水率函数，即以k （θ）代替人k （h ），则可避免滞后作用的影响。

一般说来达西定律对饱和与非饱和水流均可适用，即水流通量与势能梯度成正比。

但在饱和土壤中，压力为正值，其总水头包括了由该点在地下水面以下深度来确定的静水压力（正值）和相对于基准面高度来确定的位置水头，总水头为压力水头和位置水头之和，水由总水头高处向低处流动。

在非饱和土壤中，基质势为负值，土水势在不考虑溶质势、温度势及气压势时，只包括重力势和基质势。

因此，总水头常以负压水头和位置水头之和来表示。

一维Richards 方程的几种形式：根据()()θθθD hk =∂∂（K=C ×D ）得： x h k q x ∂∂-=)(θ x D q x ∂∂-=θθ)( y h k q y ∂∂-=)(θ yD q y ∂∂-=θθ)( )1)((±∂∂-=z h k q z θ )]()([θθθk zD q z ±∂∂-=第一节 直角坐标系中土壤水分运动基本方程一、基本方程的推导土壤水分运动一般遵循达西定律，且符合质量守恒的连续性原理。

土壤水分运动基本方程可通过达西定律和连续方程进行推导。

如图2-2-1所示，从土壤中取出微分单元体abcdefgh ，其体积为z y x ∆∆∆，由于该立方体很小，在各个面上的每一点流速可以看成是相等的，设其流速为z y x v v v 、、，在t ～t+Δt 时段内，流入立方体的质量为（3个面流入）：t y x v t z x v t z y v m z y x ∆∆∆+∆∆∆+∆∆∆=ρρρ入 （2-2-2）流出立方体的质量为（3个面流出）：t z y x x v v m x x ∆∆∆⎪⎭⎫⎝⎛∆∂∂+=ρ出t y x z z v v t z x y y v v z zy y ∆∆∆⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∂∂++∆∆∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∂∂++ρρ （2-2-3） 式中：ρ––––水的密度；z y x ∆∆∆,,––––分别表示微分体x 、y 、z 方向长度；x x v x ∆∂∂，y y v y ∆∂∂，z zvz ∆∂∂––––分别表示水流经微分体后，其流速在x 、y 、z 方向的变化值。

室内基于土壤水分再分布过程推求紫色土导水参数
程冬兵;蔡崇法
【期刊名称】《农业工程学报》
【年(卷),期】2008(24)7
【摘要】选择三峡库区3种不同质地的紫色土,室内通过土壤水分再分布试验,探讨基于土壤水分再分布过程推求导水参数对于紫色土的适用性.结果显示,结合土壤水分垂直和水平再分布过程推求的紫色土水分扩散率与实测值具有很好的一致性,但推求的非饱和导水率偏差较大.然而,选用单一的土壤水分再分布过程结合实测水分特征曲线推求的紫色土非饱和导水率与实测值具有良好的一致性.湿润锋湿度与湿润剖面平均湿度不同函数关系对推求非饱和导水率和水分扩散率差异不明显.此外,基于土壤水分再分布过程推求导水参数方法比较适合低湿土壤的非饱和导水参数推求.
【总页数】6页(P7-12)
【作者】程冬兵;蔡崇法
【作者单位】华中农业大学资源与环境学院,武汉,430070;华中农业大学资源与环境学院,武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】S152.7
【相关文献】
1.室内模拟降雨条件下土壤水分入渗及再分布试验 [J], 包含;侯立柱;刘江涛;李蕾蕾
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5.根据土壤水分特征曲线推求土壤的导水参数 [J], 邵明安;李开元;钟良平
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微孔渗灌条件下土壤水分运动数值模拟周云成;张玉龙;何娜;张大鹏【期刊名称】《灌溉排水学报》【年(卷),期】2008(27)4【摘要】为提高微孔渗灌条件下土壤水分运动数值模拟精度,建立了含有第3类边界条件的二维微孔渗灌土壤水分运动数学模型,着重论述了微孔管3类边界条件处理的流速分解法,并采用ADI交替方向隐式差分法求解数学模型。

室内试验结果表明,在渗灌管边界,模拟计算结果的相对误差在6.7%以内,远离渗灌管的地方误差更小,实测值与模拟值二者吻合较好。

说明建立的数学模型、边界条件和求解方法具有较高的精度,提出的微孔管边界处理的流速分解法具有可行性,可用来模拟各种因素(微孔管特性、供水特性与土壤特性)影响下微孔渗灌条件下的土壤水分运动。

【总页数】4页(P37-40)【关键词】渗灌;土壤水分运动;数值模拟;交替方向隐式差分;流速分解法【作者】周云成;张玉龙;何娜;张大鹏【作者单位】沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳110161;沈阳农业大学土地与环境学院,沈阳110161;中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110016;中国科学院研究生院,北京100039【正文语种】中文【中图分类】S275.3【相关文献】1.不同容重条件下深层坑渗灌土壤水分运动的数值模拟 [J], 李涛;张建丰;张江辉2.微孔渗灌土壤水分运动的数值模拟及其应用 [J], 高西宁;周云成;张玉龙3.渗灌条件下土壤水分运动的数学模拟 [J], 李恩羊4.地下渗灌土壤水分运动数值模拟 [J], 梁海军;刘作新;王振营;舒乔生5.微孔管渗灌时土壤水分运动的有限元模拟及其应用 [J], 张书函;雷廷武;丁跃元;许翠平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

人工模拟降雨条件下紫色土坡面流水动力学参数特征丁文峰;李亚龙;王一峰;程冬兵;张平仓【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2010()2【摘要】采用人工模拟降雨法,在3.0m长、1.0m宽的可变坡土槽上,通过4个不同坡度(5°,10°,15°,20°)、5个不同雨强(0.6mm/min,1.1mm/min,1.6mm/min,2.12mm/min,2.54mm/min)的组合实验,对降雨条件下紫色土坡面流水动力参数特征进行了研究。

结果表明,在实验的坡度和雨强范围内,紫色土坡面流平均雷诺数Re变化于104.9～1571.7之间,在一定雨强和坡度条件下,坡面流雷诺数Re随实验时间延长而逐渐增大,这主要与坡面形态受降雨侵蚀发生改变后坡面流流态由层流向紊流转变有关;坡面流弗罗德数Fr在各种雨强和坡度条件下都小于1,属缓流状态;坡面流阻力系数f与雷诺数Re无明显关系,但其与佛罗德数Fr之间呈显著的指数关系;曼宁糙率系数n与雷诺数Re之间为幂函数关系,但其与佛罗德数Fr无明显关系。

【总页数】4页(P66-69)【关键词】紫色土;坡面流;水动力学参数【作者】丁文峰;李亚龙;王一峰;程冬兵;张平仓【作者单位】长江科学院水土保持研究所【正文语种】中文【中图分类】S157.1【相关文献】1.人工模拟降雨条件下紫色土坡地产流产沙特征研究 [J], 康静雯;陈晓燕;赵宇;王茹2.人工模拟降雨条件下紫色土坡面养分流失特征分析 [J], 赵宇;陈晓燕;康静雯3.人工模拟降雨条件下不同雨强、坡度对紫色土坡面产流的影响 [J], 车明轩;宫渊波;穆罕默德.纳伊姆.汉;刘莲;吕宸;匡昆林4.人工模拟降雨条件下紫色土陡坡地侵蚀泥沙变化特征研究 [J], 高敏;牛青霞;王茹;陈晓燕;魏朝富5.人工模拟降雨条件下紫色土陡坡地土壤颗粒分布空间变异特征 [J], 陈晓燕;牛青霞;周继;魏朝富;谢德体;何丙辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。