包氣帶水分運動實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、包氣帶作為各種水分相互間轉(zhuǎn)換的“要道”，其水分運動規(guī)律的研究已成為“四水轉(zhuǎn)化”模型研究的關鍵。本文是根據(jù)降雨入滲運動機理和水量平衡原理，利用實驗室的降雨徑流模擬大廳和實驗儀器設備，研制和建立可以探求包氣帶水分運動規(guī)律的物理模型，以及用數(shù)值模擬結果來驗證物理模型的可行性。 首先，基于土壤含水率，地表、壤中、地下出流量等信息采集的實驗設備和裝置的研究，及其與水文特性的相關關系。分析土壤的物理特性(如土壤顆粒組成、比重、容重、空隙率等

2、)，在此基礎上回填土壤，以及根據(jù)土壤物理特性標定儀器(傳感器)和分析土壤水分運動參數(shù)(土壤水分特征曲線)。利用降雨量級配比實驗，尋求降雨強度與空間均勻性之間的關系，確定適合該實驗土壤和實驗要求的降雨特征。研究傳感器的布置和出口斷面的設計，實時觀測微觀單元體中水分運動變化的趨向和量。 其次，對于土壤水分運動參數(shù)，本文對比和分析了不同類型和特征的經(jīng)驗公式，確定利用VG模型來描述土壤水分運動特征，其中由VG模型本身引進的參數(shù)通過實測的

3、土壤水分特性曲線，結合Hydrus軟件計算得到，這些參數(shù)的獲得為以下的數(shù)值模擬打下基礎。 然后，在土壤水動力學及前人的研究基礎上，本文采用LsM-MM5耦合模型中的水文學模型，對土壤含水率和相關邊界條件進行過程模擬。 最后，將模擬值與實測值進行對比分析，結果表明模擬計算與實測值基本吻合，進而給出初步相關結論及建議，為包氣帶水分運動物理模型的完善運行提供依據(jù)，使該物理模型能夠更好的用于研究包氣帶微觀單元體水分運動變化規(guī)律。