入渗模型

摘要： 为明确河套灌区畦田田块不同位置土壤的入渗特性,通过野外试验和室内检测对试验区田块不同位置土壤理化性质和入渗过程进行分析,并基于土壤入渗模型对试验区田块不同位置的土壤入渗过程进行拟合,同时探讨影响土壤入渗过程的影响因素。研究结果表明:试验区田块内不同位置土壤理化性质及入渗特性具有一定差异性且不同位置土壤入渗特性与土壤理化性质之间具有一定联系,畦首的初始入渗率分别是畦中和畦尾的1.42和1.81倍;入渗系数和稳定入渗率呈现畦首>畦尾>畦中的变化特征,累积入渗量与初始入渗率呈现畦首>畦中>畦尾的变化特征;选用的4种土壤入渗模型中Horton模型模拟参数反映的结果与实测值的偏差较小,更适宜于描述本试验区田块内土壤的入渗过程。

摘要： 强降雨导致边坡封闭气体压力的产生,对边坡稳定产生不利影响。现有研究主要考虑封闭气体对入渗的影响,以及当边坡沿湿润锋面滑动时气压对稳定系数的影响。基于封闭气压理论和Green-Ampt模型,建立了同时考虑坡角和气压影响的边坡入渗模型;然后,基于Mohr-Coulomb强度准则和刚体极限平衡法,考虑气压对潜水面之下土体有效应力的降低效应,构建了无限边坡沿潜水面之下的直线滑面滑动时的稳定系数计算模型。最后,通过算例研究了气压力对边坡稳定系数的影响及当滑面位于不同位置时边坡稳定系数的变化规律。结果表明:气压力可显著降低边坡稳定系数;摩擦角越大,黏聚力、滑面深度和坡角越小时,气压力影响越大;降雨入渗过程中,边坡最危险滑面可能位于潜水面之下的直线滑面。

摘要： 为探究不同坡度(5°,10°,20°,30°)条件下,不同质地砒砂岩土壤(灰白色、混合色、紫红色)的水分入渗特征及最优入渗模型。通过室内模拟土柱法对土壤的水分入渗特征和拟合结果进行对比分析。结果表明:(1)研究区不同坡面土壤容重在1.513~1.737 g/cm^(3),30°坡面下的灰白色砒砂岩土壤入渗能力较强,5°坡面下的紫红色砒砂岩土壤入渗能力较弱。(2)在砒砂岩土壤一维垂直入渗过程中,初始入渗率为2.000~8.600 cm/min,入渗时间3.500~5.000 min后达到稳定入渗率(0.160~1.800 cm/min)。入渗率、湿润锋运移速率与时间呈幂函数递减关系。坡度的大小、砒砂岩的质地均影响砒砂岩土壤入渗能力,坡度越小、颜色越深,入渗率、累计入渗率越低,湿润锋运移越慢;且初始入渗速率、稳定入渗速率、初始湿润锋运移速率、稳定湿润锋运移速率的值均随着坡面坡度的减小、砒砂岩土壤颜色的加深呈现减小趋势。(3)Kostiakov模型、Philip模型对于砒砂岩区土壤水分入渗结果拟合较好,决定系数均在0.900以上。Kostiakov模型决定系数的平均值0.948拟合效果最优;Philip模型决定系数的平均值0.937拟合效果其次;Horton模型决定系数的平均值0.688拟合效果较差。通过平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、偏差百分比(PBIAS)、纳什效率系数(NSE)验证Kostiakov模型和Philip模型模拟值与实测值的差异性小、两者吻合程度高。

摘要： 土壤中砾石会不同程度地改变土壤水分运移过程,对土壤水文过程产生重要影响。以曹娥江上游省级水土流失重点治理区内红壤为研究对象,运用室内垂直一维定水头土壤入渗实验,研究不同含量(0%、10%、20%、30%)砾石嵌套条件下红壤水分的入渗特征,并利用Kostiakov、Horton、Philip模型对入渗过程进行拟合。结果表明:土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率均随砾石含量的增加而增加,但并非随砾石含量的增加而持续上升;嵌套砾石含量为20%、30%的红壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率并未表现出显著性差异(P<0.05);砾石嵌套对土壤水分入渗的影响是多方面的,表现在:随着嵌套砾石含量的增加,容易形成土壤大孔隙,有助于土壤中优势流的产生,从而促进入渗,同时也使得水分入渗路径弯曲复杂,从而限制入渗;含砾石土壤到达稳定入渗率的时间较长,瞬变、渗漏、稳定入渗3个阶段变化清晰,无砾石红壤入渗曲线阶段变化幅度小,趋于稳定入渗的时间短;Horton模型能够更好地反映无砾石以及砾石含量为10%和30%嵌套条件下的红壤入渗过程,Philip模型能够更好地反映砾石含量为20%嵌套条件下的红壤入渗过程。研究一方面可丰富有砾石嵌套的红壤水分入渗机制,另一方面,也为土壤侵蚀地区水土流失预防与综合治理、加强生态修复提供科学依据。

摘要： 基于室内一维垂直定水头入渗试验,研究砾石覆盖下(0、3、6、9和12 cm)潮土水分入渗过程变化规律,并利用模型进行模拟。结果表明:砾石覆盖显著增加潮土湿润锋运移距离和累积入渗量(P<0.05)。潮土湿润锋运移距离和累积入渗量随时间变化关系均可用幂函数进行拟合,其R^(2)最小分别为0.995和0.983。砾石覆盖改变潮土水分入渗曲线,显著增加潮土初渗率、稳渗率和平均入渗率。砾石覆盖厚度超过9 cm时,潮土达到稳定入渗阶段的时间显著增加(P<0.01)。潮土初渗率、稳渗率和平均入渗率与砾石覆盖厚度均呈显著正相关关系。Kostiakov模型是拟合砾石覆盖潮土水分入渗特征的最佳模型。

摘要： 为了改善黄土高原治沟造地土壤结构较差的问题,采用一维定水头土柱模拟试验,探讨了不同有机物料(生物有机肥、粉碎秸秆、50%粉碎秸秆+50%生物有机肥、尿素、对照)对治沟造地土壤湿润锋推移、累积入渗量、入渗速率和土壤水分蒸发特征的影响,并采用Green-Ampt模型、Philip模型和Kostiakov模型拟合分析土壤水分入渗规律。结果表明:(1)粉碎秸秆与有机肥均降低了土壤水分移动速率,增强了土壤持水能力;粉碎秸秆同时降低了土壤稳定入渗速率,与对照相比减小了17.65%;(2)湿润锋推进深度与累积入渗量呈良好的线性关系;通过对3种入渗模型拟合发现,Philip模型和Kostiakov模型的拟合效果较好,符合黄土高原治沟造地土壤入渗率和时间的动态关系;(3)土壤水分蒸发过程中,添加粉碎秸秆具有阻截和蓄积土壤水分,提高土壤含水量的积极作用。

摘要： 为改善盐碱胁迫农田土壤水盐环境、缓解西北干旱地区土地次生盐渍化,通过一维垂直入渗试验,对不同生化黄腐酸施加量(0、1、2、4、8 g/kg)条件下新疆地区中度盐碱土的水盐运移特征及入渗模型参数进行了研究。结果表明:在入渗结束后,与未施加生化黄腐酸相比,施加量为1、2、4、8 g/kg条件下的土壤累积入渗量分别增加了1.00%、4.67%、7.14%、3.44%,土壤水分入渗速率随着生化黄腐酸施加量的增加呈现先减小后增大的变化趋势,土壤剖面平均体积含水率分别增加了8.90%、17.70%、20.41%、11.67%;在0~20 cm土层,土壤平均脱盐率分别为5.29%、27.04%、42.77%、14.74%。Philip、Green Ampt模型和代数模型均能较好地模拟不同生化黄腐酸施加量下土壤水分入渗特征,且模型参数与生化黄腐酸施加量间存在函数关系。与未施加生化黄腐酸相比,施加生化黄腐酸后土壤吸渗率S和土壤饱和导水率K_(s)均减小,且随着施加量的增加均呈现先减小后增大的变化趋势,施加量4 g/kg时S、K_(s)最小;湿润锋处吸力S_(f)和综合形状系数α呈现先增大后减小的变化趋势,施加量4 g/kg时S_(f)、α最大。施加生化黄腐酸能够显著影响土壤水分入渗和水盐运移特征,且施加量4 g/kg对于中度盐碱土具有较好的保水和脱盐效果。

摘要： 生化黄腐酸(biochemical fulvic acid,BFA)在改善土壤结构、促进作物生长与提高肥效方面均表现出较好的应用价值。为探讨添加BFA对盐碱土水盐运移规律的影响,揭示BFA淋盐增效机理,基于一维垂直土柱入渗试验,对不同BFA添加量(0,1,2,4,8 g/kg)条件下盐碱土的水盐运移特征、入渗模型参数及土壤交换性盐基离子组成进行了研究。结果表明,入渗条件下增加BFA能够降低土壤水分入渗速率,延长入渗时间,提高土壤保水性能。Kostiakov模型、Philip模型和代数模型均能较好地描述入渗过程,模型参数中经验系数(K)、吸渗率(S)和综合形状系数(α)均随BFA添加量的增加呈先减小后增加的变化趋势。与对照相比,添加BFA均能提高土壤持水效率和相对脱盐率,在2 g/kg BFA添加量条件下,0—20 cm土层内土壤平均体积含水率提高3.38%,平均持水效率提高10.65%,相对脱盐率提高36.32%。此外,相比对照,添加BFA后土壤交换性盐基总量(total exchangeable base,TEB)均有所增加,TEB组成中Ca^(2+)浓度增加,Na^(+)浓度降低。因此,在盐碱土中添加BFA能够显著影响土壤水分入渗和水盐运移特征,改善土壤水盐分布状况,对盐碱土具有较好的保水和脱盐效果,且添加BFA后土壤TEB显著增加,能够显著改善土壤交换性盐基离子组成,提升土壤质量。

摘要： [目的]探究科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征的差异,为干旱—半干旱区包气带水分与物质运移等相关研究提供科学参考。[方法]利用双环入渗仪野外实测和室内土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地具有代表性的8种土地利用类型(樟子松林地、小叶锦鸡儿林地、白柠条林地、撂荒草地、草甸草地、疏林草地、玉米农田以及裸沙地)土壤入渗特征及其影响因素,同时采用Kastiakov模型、Horton模型、Philip模型和G-P综合模型对其水分入渗过程进行了拟合,比较其拟合优度。[结果](1)不同土地利用类型土壤入渗特征存在显著差异,初始入渗率变化范围为1.595~12.020 mm/min,由大到小依次为:裸沙地>白柠条林地>玉米农田>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>草甸草地>撂荒草地>疏林草地;15 min入渗率变化范围为0.617~3.690 mm/min,由大到小依次为:裸沙地>白柠条林地>樟子松林地>小叶锦鸡儿林地>玉米农田>撂荒草地>草甸草地>疏林草地;土壤稳定入渗率变化范围为0.576~3.495 mm/min,由大到小依次为:裸沙地>白柠条林地>玉米农田>小叶锦鸡儿林地>樟子松林地>撂荒草地>草甸草地>疏林草地;(2)不同土地利用类型入渗率与土壤容重、细砂含量呈极显著负相关,与中砂含量呈极显著正相关;稳定入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关;(3)各模型对科尔沁沙地土壤入渗过程的拟合优度依次为:Horton模型>G-P综合模型>Kastiakov模型>Philip模型,其中Horton模型决定系数最高且相对误差最小,能更准确地模拟科尔沁沙地土壤入渗的实际情况。[结论]科尔沁沙地不同土地利用类型土壤入渗特征存在差异,土壤性质对其入渗特征影响显著;Horton模型在科尔沁沙地拟合度较高,可应用此模型来估算水分入渗过程。

摘要： 为揭示喀斯特石漠化区露石岩—土界面与非岩—土界面土壤渗透特性差异,通过环刀法探究岩—土界面与非岩—土界面土壤入渗特征及入渗模型适应性。结果表明:(1)岩—土界面0—10 cm土层和10—20 cm土层土壤容重大于非岩—土界面,土壤总孔隙度小于非岩—土界面。岩—土界面含水率和毛管孔隙度总体上大于非岩—土界面,非毛管孔隙度、黏粒和排水能力总体上小于非岩—土界面。(2)岩—土界面土壤的入渗能力总体上小于非岩—土界面,其初始入渗速率、平均入渗率、稳定入渗率小于非岩—土界面(平直形除外)。(3)3种形状岩—土界面0—10 cm土层和10—20 cm土层土壤的初始入渗速率、平均入渗率和稳定入渗率均表现为平直形>外凸形>内凹形。非岩—土界面土壤入渗与岩—土界面具有相似性,主要由土壤容重和总孔隙度共同决定。(4)Horton模型对岩—土界面与非岩—土界面土壤入渗的拟合效果优于Kostiakov模型和Philip模型,能更好地模拟喀斯特地区复杂情况下土壤的入渗特征。研究以期为深入认识喀斯特地区水分入渗及水土流失提供新的研究思路与科学理论支撑。

摘要： 传统的入渗模型未考虑坡角对斜坡入渗的影响.为了更好地描述斜坡降雨入渗过程,本文研究了斜坡降雨特征,并在Mein-Larson入渗模型的基础上推导了考虑坡体倾角的降雨入渗模型.结果表明,产流性和斜入渗性是斜坡降雨入渗的主要特征.坡面降雨强度的大小与表观降雨强度和坡脚有关.坡角对湿润锋的深度有一定的影响,但是对径流点出现的时间没有影响.

摘要： 通过土壤水分入渗试验,对3种经验入渗模型(Kostiakov、Mezencev和Horton模型)的实验数据进行拟合,并利用NSCE对拟合结果进行检验.结果表明,3种入渗经验模型拟合的相关系数均在0.82以上,对该地区均适用.计算同期重复试验数据的NSCE,Kostiakov模型对应的NSCE中甲等为3,乙等为10,丙等为4;Menzencev模型中甲等为10,乙等为7;Horton模型中甲等为6,乙等为10,丙等为0,其他为1.Mezencev模型拟合程度较高,故黄土高原沟壑区土壤水分入渗模型多选用Mezencev模型.

摘要： 多年来，国内外学者对土壤入渗特性进行了大量研究，提出了具有不同特点和用途的入渗模型，孔隙水压力的准确预测是降雨条件下边坡稳定性评价的基础.Green-Ampt模型可较为准确的预测雨水的入渗量,但其对孔隙水压力分布预测精度方面尚不清楚.本文以Richards模型计算所得的孔隙水压力分布为基础,对6种不同土体中Green-Ampt模型计算孔隙水压力分布的精度进行了研究.对于本文考察的6中土体,降雨入渗过程中6种土体中出现明显的湿润锋;Green-Ampt预测的湿润锋深度比Richards方程预测的湿润锋深度略深.

摘要： 本文通过模拟降水试验探讨了不同雨强和降水时间下降水入渗、集蓄特点,研究了全方位深松技术对土壤入渗性能的影响,考虑了土壤结皮、植被和耕作方式等因素的影响,并将其归结为对导水率的影响,推导出改进的Green-Ampt公式,并对试验结果进行了模拟计算.结果表明,全方位深松技术可以明显的提高土壤入渗性能,改善土壤物理结构,减少水分沿坡面的二次分配,间接起到消减坡度的作用;

摘要： 为恢复官厅水库库区植被提供科学依据,在官厅库区妫水河流域内延庆县大榆树镇上辛庄小流域试验区,进行了不同植被覆盖条件下的土壤积水入渗试验,并用4种入渗公式进行了拟合.通过分析比较,得出了不同植被覆盖条件下的土壤入渗规律,并对采用考斯恰可夫、Horton、通用经验公式以及Philip入渗模型时的适用性和准确性进行了评价.

摘要： 本发明公开了一种顶部加载和降雨入渗耦合测试下边坡模型实验装置，包括模型箱，模型箱顶部敞口，模型箱的顶部设置有反力盖板，模型箱内部包括边坡模型，边坡模型顶部放置有传力渗透耦合器，传力渗透耦合器内部空间横穿有降雨入渗模拟系统，传力渗透耦合器与反力盖板之间安装有边坡顶部加载系统。可同时实现在边坡顶部施加荷载和模拟降雨入渗功能，进而实现边坡应力场与渗流场的耦合。

摘要： 本发明属于资源与环境技术领域，公开了一种多成因碎石土斜坡模型降雨入渗变形破坏试验方法及装置，模拟不同成因碎石土斜坡的形成过程，可以在实验室内模拟构建出与自然环境中真实的碎石土斜坡内部结构与组成成分都高度相似的物理模型，通过试验模拟了不同成因类型的碎石土斜坡在自然环境下的从形成到失稳破坏的整个过程。本发明从可控流量的降雨系统重构自然环境，不同成因类型的碎石土斜坡在受到不同大小的降雨影响后，从逐渐失稳到彻底破坏的整个演化过程；此外通过可调节角度、具有特定形状且带有粗糙肋条的钢质底板，可以逼真地模拟出土层覆盖在不同表面起伏和倾斜角度的粗糙基岩之上的情况，使得物理模型实验结果更接近真实情况。

摘要： 本发明公开了研究降雨入渗下非饱和土的土水特征曲线的模型实验装置，包括降雨系统、试样放置系统和监测系统，所述试样放置系统中放置试样，所述监测系统包括传感器和收集仪，所述试样内插入传感器，所述传感器连接收集仪，所述降雨系统包括支架、储水箱和降雨箱，所述支架的一侧安装储水箱，所述支架的另一侧安装降雨箱，所述储水箱连通降雨箱，所述降雨箱位于试样放置系统的上方。本发明能得到准确的土水特征曲线，了解土体的固结、强度和渗流等，可广泛应用于降雨后可能出现的滑坡预测以及基坑失稳的预测。

摘要： 本发明公开了一种用于分析覆盖层-基岩边坡渗流特征、变形特征与稳定性的装置及其试验方法。模型共分为四部分，第一部分为模拟基岩装置，该装置共分为四个主要部分：上挡土板、上基岩板、下基岩板、下挡土板和起连接作用的转轴，上、下基岩版和上下挡土板之间均由转轴连接；第二部分为支撑装置，钢槽两端设置打孔有机玻璃板，第一部分中三个转轴插入两侧有机玻璃孔内，用于支撑上、下挡土板与上、下基岩板；第三部分为模拟降雨装置，用钢架将接有喷嘴的输水管固定于模拟基岩装置之上，采用水泵向输水管供水；第四部分为测量装置，在边坡内部布设含水率测试仪，孔压计以及张力计，在边坡表面布设位移计，用于监测模拟边坡的渗流以及位移状态。

摘要： 本发明公开了一种确定监测污水管段中地下水入渗量的方法，包括以下步骤：选择监测污水管段，管段上游为监测点A，管段所处下游为监测点B；在上游监测点A处安装流量计和自动投料器，在下游监测点B处安装自动取样器。配置C0mg/L氯化锂溶液，用自动投料器以q0mL/min的速率将氯化锂溶液投入到上游监测点A中；在下游监测点B连续取样，得到浓度为CB‑1、CB‑2……CB‑6mg/l的样品；根据该监测污水管段流量Q0和B处样品，计算地下水入渗量Q。本发明能快速准确确定监测污水管段中的地下水入渗量。

摘要： 本发明涉及一种面源入渗装置、土壤入渗智能测量仪及其使用方法，面源入渗装置包括隔水板，隔水板上开设有透水孔；集水罩设置在隔水板的上方，集水罩的底部与隔水板连接，集水罩的顶部开设有透气孔，集水罩的一侧连通有进水管，进水管与水源连接，进水管上设置有第二阀门；环刀设置在隔水板的下方，环刀的刀背一侧与隔水板的底部连接；封堵器设置在集水罩内，用于封堵透水孔，竖管，设置在集水罩的上方，其与透气孔连通，本发明通过设置马氏瓶与集水罩连接，入渗之前先通过封堵器将隔水板上的透水孔堵住，当马氏瓶的水输送至集水罩内达到竖管对应的刻度时再打开透水孔进行入渗，保证了水头的稳定性、连续性，提高了精确度。

摘要： 本实用新型公开了研究降雨入渗下非饱和土的土水特征曲线的模型实验装置，包括降雨系统、试样放置系统和监测系统，所述试样放置系统中放置试样，所述监测系统包括传感器和收集仪，所述试样内插入传感器，所述传感器连接收集仪，所述降雨系统包括支架、储水箱和降雨箱，所述支架的一侧安装储水箱，所述支架的另一侧安装降雨箱，所述储水箱连通降雨箱，所述降雨箱位于试样放置系统的上方。本实用新型能得到准确的土水特征曲线，了解土体的固结、强度和渗流等，可广泛应用于降雨后可能出现的滑坡预测以及基坑失稳的预测。

摘要： 本实用新型公开了一种基于不同土壤容重对水分侧向入渗影响的模型装置，包括集水箱、挡水板、橡皮塞、土槽、底座、升降杆和支撑台；所述集水箱的左侧设有进水口，通过橡胶软管与马氏瓶连接，且集水箱的右侧设有进水孔，在进水孔左边安装有挡水板；所述集水箱的右侧连接有土槽；所述土槽的外表面上设有刻度线，土槽的上表面上设有取土孔，且取土孔上设有橡皮塞；所述土槽的最右端上设有排气孔；所述集水箱和土槽的下表面上设有支撑台，且支撑台的底部安装有升降杆；所述升降杆的下表面上安装有底座，底座上设有轨道。本实用新型为土壤侧向入渗提供了便利。

摘要： 本发明属于土壤水分检测技术领域，公开了一种检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型及其构建方法，检测农用残膜对土壤水分入渗性能的模型为：i(t)＝a+bt‑n；式中，a、b、‑n为根据试验求得的模型参数；t为入渗时间min；i(t)为土壤入渗速率mm·min‑1；构建方法包括：采用室内土柱模拟法，检测不同农用残膜含量对土壤入渗过程的影响；并运用多个入渗模型对实测数据进行处理和拟合，得出适合的模型。本发明通过室内土柱模拟试验旨在揭示残膜含量对入渗率和湿润峰变化的影响规律及其机理，同时表明入渗模型适用性，以期为残膜污染区灌溉制度的制定和入渗模型优化提供一定依据。

摘要： 本实用新型提供一种监测土水势的降雨入渗模型箱，包括箱体、底部垫板、喷淋装置和传感器，箱体位于底部垫板上，上部覆盖带孔的薄膜，箱体侧壁下部设有排水孔；喷淋装置包括位于箱体外部四周的支架和支架上的喷淋管，喷淋管为相互连通的纵向管和横向管，纵向管和横向管面向箱体的部分设有喷淋开孔且与外部进水控制装置连接；传感器设置在箱体内且经导线与外数据采集仪连接。本实用新型的有益成果是：能够模拟不同雨强、不同降雨历时、不同雨型时的土体入渗状态并可对土体任意位置处的土水势进行监测；结构合理、制作简单，在填土过程中不会有较大变形；监测数据准确、安全可靠，可在科学研究和工程实践中广泛应用。