包氣帶水分運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究已成為“四水轉(zhuǎn)化”模型研究的關(guān)鍵。本文是根據(jù)降雨入滲運(yùn)動(dòng)機(jī)理和水量平衡原理，利用實(shí)驗(yàn)室的降雨徑流模擬大廳和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，研制和建立可以探求包氣帶水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理模型，以及用數(shù)值模擬結(jié)果來驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)備和裝置的研究，及其與水文特性的相關(guān)關(guān)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(chǔ)上回填土壤，以及根據(jù)土壤物理特性標(biāo)定儀器(傳感器)和分析土壤水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)(土壤水分特征曲線)。利用降雨量級配比實(shí)驗(yàn)，尋求降雨強(qiáng)度與空間均勻性之間的關(guān)系，確定適合該實(shí)驗(yàn)土壤和實(shí)驗(yàn)要求的降雨特征。研究傳感器的布置和出口斷面的設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)觀測微觀單元體中水分運(yùn)動(dòng)變化的趨向和量。 其次，對于土壤水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)，本文對比和分析了不同類型和特征的經(jīng)驗(yàn)公式，確定利用VG模型來描述土壤水分運(yùn)動(dòng)特征，其中由VG模型本身引進(jìn)的參數(shù)通過實(shí)測的

3、土壤水分特性曲線，結(jié)合Hydrus軟件計(jì)算得到，這些參數(shù)的獲得為以下的數(shù)值模擬打下基礎(chǔ)。 然后，在土壤水動(dòng)力學(xué)及前人的研究基礎(chǔ)上，本文采用LsM-MM5耦合模型中的水文學(xué)模型，對土壤含水率和相關(guān)邊界條件進(jìn)行過程模擬。 最后，將模擬值與實(shí)測值進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明模擬計(jì)算與實(shí)測值基本吻合，進(jìn)而給出初步相關(guān)結(jié)論及建議，為包氣帶水分運(yùn)動(dòng)物理模型的完善運(yùn)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(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。