【文章內(nèi)容簡介】 Qiting 下滲能力的計算方法大致可以分為三類：物理的、近似理論的和經(jīng)驗的。比較實用的是基于簡化概念的，經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃徒评碚摰哪Ｐ汀? （ 1）經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀Ｊ峭ㄟ^試驗觀測建立下滲曲線，再根據(jù)下滲曲線來估計模型的參數(shù)。最常見的三種經(jīng)驗公式是 Kostiakov模型， Horton模型和 Holtan模型。 ① 考斯加柯夫（ Kostiakov， 1932）公式。主要用于灌溉情況，它需要一組實測下滲資料以率定參數(shù)。 ap tKf ??? （ ） 式中： K、 a—— 經(jīng)驗參數(shù)，取決于土壤和初始條件；t—— 時間。 Zuo Qiting ②霍頓（ Horton， 1940）公式。反映了下滲強度隨時間遞減，并最終趨于穩(wěn)定下滲。 Horton模型公式只適用于有效降雨強度大于穩(wěn)定下滲率的情況，其中的三個參數(shù)必須根據(jù)實測資料來率定。 ktcp effff ???? )( 00（ ） 式中： f0 —— 暴雨開始時的最大下滲率； fc—— 穩(wěn)定下滲率； k—— 經(jīng)驗參數(shù)； t—— 時間。 Zuo Qiting ③霍爾坦（ Holtan， 1961）公式。 Holtan認為土壤蓄水量、與地面相通的孔隙以及根莖作用是影響入滲能力的主要因素，并給出修正后的公式（ Holtan和 Lopez， 1971）。 ca fSAGIf ???? （ ） 式中： f —— 下滲率； fc—— 穩(wěn)定下滲率； GI—— 作物生長指數(shù)，在生長季節(jié)中從 ； A—— 下滲能力與有效蓄水量的 ； Sa—— 是地表層有效蓄水量。 Zuo Qiting （ 2）近似理論模型。最常用的有 GreenAmpt模型和Philip模型，此類模型計算結(jié)果相差不大，難點在于參數(shù)估計。 ① 格林 — 安普特（ GreenAmpt， 1911）公式。是根據(jù)Darcy定律建立的一種近似模型。模型最初是針對地面積水、深厚均質(zhì)土層以及初始含水量均勻分布條件下的下滲建立的。假定水流以活塞流形式進入土壤，在濕潤和未濕潤區(qū)之間，形成一個劇變的濕潤鋒面，忽略地面積水深度的 GreenAmpt入滲率公式是： ?????? ???FSKf fi )(1 ?? （ ） Zuo Qiting 其積分形式為： ?????????????fiift SFSFK)(1ln)(????（ ） 式中： K—— 有效水力傳導(dǎo)度； Sf—— 濕潤鋒面處的有效吸力； —— 土壤孔隙率； —— 初始含水量； F——累積入滲量； f—— 入滲率。式中假定地面積水，因此入滲率等于入滲能力。 ? i?Zuo Qiting GreenAmpt模型下滲與實際下滲過程的比較 深度深度0 0土壤濕度 土壤濕度飽和區(qū)濕鋒濕鋒飽和區(qū)傳輸區(qū)θθ實際下滲過程 G reen amp。 A mpt 下滲過程Zuo Qiting Mein和 Larson（ 1973）發(fā)展了 GreenAmpt模型，將其應(yīng)用于降雨入滲的模擬。在地面發(fā)生積水之前的降雨強度R等于入滲率 f，累積入滲量 Fp等于發(fā)生積水時刻 tp之前的全部降雨量，穩(wěn)定降雨下滲率為： ? ?pfipttFSKKfttRf???????????。??（ ） 式中： tp—— 地面積水發(fā)生時間， ； Fp—— 累積入滲量， 。 RFt pp /?? ? )1//()( ??? KRSFifp ??Zuo Qiting 其積分形式如下： ? ???????????????? fiifPp SFSFtttK)(1ln)(39。????（ ） 式中： t’p —— 在地面積水的初始條件下入滲量達到Fp的當(dāng)量時間 。 Zuo Qiting ② 菲利普（ Philip， 1957）公式。是建立在包氣帶中水動力平衡和質(zhì)量守恒原理（非飽和下滲理論）基礎(chǔ)上，考慮均質(zhì)土壤、起始含水量均勻分布及充分供水等條件下，將 Richards方程經(jīng)過代換和微分展開，取展開公式的前兩項求得。 AtSf ??? 2/121（ ） 式中： f—— 下滲率； t—— 從開始積水時刻起算的時間； S—— 吸收率； A—— 經(jīng)驗參數(shù)，在 － 1Ks之間（ Youngs， 1964）， Ks為土壤飽和水力傳導(dǎo)度。 Zuo Qiting 上式中的參數(shù)可由下滲實驗資料回歸分析確定，也可根據(jù)土壤資料估計，參數(shù) S可以用 Youngs公式近似確定： fi SKS ???? )(2 ??（ ） 式中： Sf—— GreenAmpt模型中的有效濕潤鋒吸力； —— 總孔隙率； —— 初始土壤體積含水量；K—— 有效水力傳導(dǎo)度。 ? i?Zuo Qiting 土壤水 土壤水的基本特性 （ 1）土壤水的類型 土壤水是吸附于土壤顆粒和存在于土壤孔隙中的水。當(dāng)水分進入土壤后，在分子力、毛細管力或重力作用下形成以下四種類型。 ①吸濕水；②薄膜水 ；③毛細管水 ；④重力水。 Zuo Qiting （ 2）土壤水特性 ①土壤含水量（率）。又稱為土壤濕度，表示土壤中所含水分的大小。在實際工作中，常常將某個土層所含的水量以相應(yīng)的水深來表示，以 mm計。另外，還常用土壤重量含水率、土壤體積含水率和飽和度來表示。 表征土壤水分的形態(tài)和性質(zhì)發(fā)生明顯變化時的土壤含水量（率）稱為土壤水常數(shù)。常用的土壤水常數(shù)如下： 最大分子持水量 ；凋萎含水量（凋萎系數(shù)）；毛細管斷裂含水量 ；田間持水量 ；飽和含水量（全蓄水量）。 Zuo Qiting ②土壤水分特征曲線。是土壤水吸力（或土壤水的基質(zhì)勢）與土壤含水量（率）的關(guān)系曲線，也稱毛細管壓力與飽和度的關(guān)系曲線。它表示土壤水的能量和數(shù)量之間的關(guān)系，是研究土壤水的保持和運動的重要特征曲線。 ③水力傳導(dǎo)度。是土壤傳輸水分的能力度量，其大小取決于土壤特性（總孔隙度、孔隙大小分布和孔隙連續(xù)性）和液體特性（黏滯性和密度）。水力傳導(dǎo)度單位為 m/d。水力傳導(dǎo)度與土壤含水量之間為非線性函數(shù)關(guān)系。 Zuo Qiting ④滯后現(xiàn)象。表現(xiàn)為減濕和吸濕兩個不同的曲線，這是由于在吸濕過程中空氣被禁錮在部分孔隙中造成的。在實際應(yīng)用上，滯后現(xiàn)象往往被忽略。 ⑤土壤水特性的空間變化。土壤特性的空間變異性帶來了土壤水特性的空間變化。過去對土壤水特性空間變化的性質(zhì)和統(tǒng)計結(jié)構(gòu)進行了大量研究，描述方法有頻率分布、空間趨勢或偏移、空間自協(xié)方差或自協(xié)相關(guān)，以及相似介質(zhì)或有關(guān)比尺類型。 Zuo Qiting 土壤水特性的測定 （ 1）土壤含水量的測定。分為直接法和間接法。 ①直接法。稱重法是最基本的直接測定法，也是確定土壤含水量的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。 ②間接法。是通過測定土壤特性或土壤中受含水量影響的某種感應(yīng)物體的特性，來間接推算出含水量。常見方法有：放射法、電阻法、時域反射法（ TDR）、核磁共振法和遙感技術(shù)等。 Zuo Qiting （ 2）土壤水分特征曲線的測定。即測定一系列土壤含水量及其對應(yīng)的基質(zhì)勢。測定方法根據(jù)測定土壤水基質(zhì)勢（或吸力）的方法來進行分類：① 負壓計法 。即用負壓計測定土壤吸力，用稱重法測定相應(yīng)含水量；② 沙性漏斗法 ；③壓力儀法 ；④ 穩(wěn)定土壤含水率剖面法 。 （ 3）水力傳導(dǎo)度。鉆孔法和壓力計法是兩種被廣泛用來測定地下水位以下飽和水力傳導(dǎo)度的方法。飽和水力傳導(dǎo)度在實驗室常用穩(wěn)態(tài)水流方法測得，非飽和水力傳導(dǎo)度的確定常用穩(wěn)態(tài)流法、瞬時剖面法等。 Zuo Qiti