The invention discloses a moving wave infiltration method which can quantitatively describe the preferential flow phenomenon, belonging to the field of soil hydrology. In this method, soil moisture profile is divided into priority flow area and base flow area. Based on the theory of moving wave infiltration, a two-way coupled infiltration model between priority flow area and base flow area through free water surface is proposed. The infiltration method provided by the present invention can reflect the change of wetting front and the mutual feeding of soil moisture between preferential flow and base flow, thus solving the problem that it is difficult to quantitatively describe preferential flow phenomenon in the current infiltration method, and has strong engineering significance.
【技术实现步骤摘要】
一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法
本专利技术涉及一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法,属于土壤水文学领域。
技术介绍
优先流是指通过空隙、虫洞、植物根系等通道,绕过土壤基质在土壤中快速通过的现象。优先流在自然界中广泛存在,且对土壤水文过程以及生态环境产生重要影响。但因其运动规律复杂,不遵循达西定律描述下的土壤水运动规律,因此难以对优先流进行模拟。目前,对优先流现象的认识主要停留在概念描述上,如下渗速度快,受到的阻力较小等,但缺乏对其下渗过程的模拟。一般下渗理论如运动波下渗理论将土壤水运动看成一个整体,难以区分土壤分中的“快速流”与“慢速流”,因此无法对优先流现象进行有效刻画,不能反映实际的土壤水运动规律。
技术实现思路
为解决现有技术的不足,本专利技术提出了一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法,解决现有技术中土壤水模拟过于概化、不能有效描述优先流现象的技术问题。本专利技术为解决其技术问题采用如下的技术方案:一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法,包括如下步骤:(1)采用染色实验方法将研究区域土壤剖面纵向划分为优先流区域p与基质流区域m,两区域面积比例为a∶(1-a),其中a为优先流区域面积比例,在此基础上采用双环入渗实验方法确定区域p与m的饱和水力传导度Konp与Konm;(2)确定区域p与m饱和传导度随深度衰减系数fp与fm;(3)假定蒸发E发生在土壤表层,净雨量为R=P-E,其中P为水文站观测降雨量;(4)将运动波下渗理论分别应用于区域p与m,根据水量平衡原理,求得p区域上湿润锋位置下湿润锋位置m区域上湿润锋位置下湿润锋位置以及初始地下水 ...
【技术保护点】
1.一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)采用染色实验方法将研究区域土壤剖面纵向划分为优先流区域p与基质流区域m,两区域面积比例为a∶(1‑a),其中a为优先流区域面积比例,在此基础上采用双环入渗实验方法确定区域p与m的饱和水力传导度Konp与Konm;(2)确定区域p与m饱和传导度随深度衰减系数fp与fm;(3)假定蒸发E发生在土壤表层,净雨量为R=P‑E,其中P为水文站观测降雨量;(4)将运动波下渗理论分别应用于区域p与m,根据水量平衡原理,求得p区域上湿润锋位置
【技术特征摘要】
1.一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)采用染色实验方法将研究区域土壤剖面纵向划分为优先流区域p与基质流区域m,两区域面积比例为a∶(1-a),其中a为优先流区域面积比例,在此基础上采用双环入渗实验方法确定区域p与m的饱和水力传导度Konp与Konm;(2)确定区域p与m饱和传导度随深度衰减系数fp与fm;(3)假定蒸发E发生在土壤表层,净雨量为R=P-E,其中P为水文站观测降雨量;(4)将运动波下渗理论分别应用于区域p与m,根据水量平衡原理,求得p区域上湿润锋位置下湿润锋位置m区域上湿润锋位置下湿润锋位置以及初始地下水面位置2.根据权利要求1所述的一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法,其特征在于,所述步骤(1)具体包括以下步骤:在研究区域放置双环入渗仪,在两个马克杯中放入亮蓝色染色示踪剂,每隔一分钟读取马克杯染色剂变化,根据达西定律计算得到Konp;待染色剂完全渗入后,平衡15分钟,开挖土壤剖面,拍照记录染色剂染色范围,求得平均染色比例,即得优先流面积比例a;用环刀切取染色区域土壤,在实验室做浸润实验,获得饱和水力传导度Konm。3.根据权利要求1所述的一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法,其特征在于,所述步骤(2)中所述区域p与m饱和传导度随深度衰减系数fp与fm之间的关系为fp=α·fm,其中,α为小于0.5的参数,fm是经验系数,取值范围为0.0001/m-0.01/m。4.根据权利要求1所述的一种可定量描述优先流现象的运动波下渗方法,其特征在于,所述步骤(3)所述净雨量由以下方式确定:使用单层蒸发模型计算实际蒸发量,E=k·Ep,其中k为蒸散发折算系数,Ep为蒸发皿观测值,因此净雨量为R=P-E,其中:E为实际蒸发量,P为水文站观测降雨量。5.根据权利要求1所述的一种可定量描述优先流现象的运...
【专利技术属性】
技术研发人员:梁忠民,李大洋,周艳,李彬权,付宇鹏,杨钊华,
申请(专利权)人:河海大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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