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非均质包气带土壤含水量分布定量刻画及其模拟

王铭森 邓斌 张晚祺 孙志坚 刘延锋 张林

王铭森, 邓斌, 张晚祺, 孙志坚, 刘延锋, 张林. 非均质包气带土壤含水量分布定量刻画及其模拟[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240256
引用本文: 王铭森, 邓斌, 张晚祺, 孙志坚, 刘延锋, 张林. 非均质包气带土壤含水量分布定量刻画及其模拟[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240256
Quantitative characterization and simulation of soil moisture distribution in heterogeneous vadose zone[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240256
Citation: Quantitative characterization and simulation of soil moisture distribution in heterogeneous vadose zone[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240256

非均质包气带土壤含水量分布定量刻画及其模拟

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240256
基金项目: 其它-西安理工大学师资博士后科研启动经费(256082406)

Quantitative characterization and simulation of soil moisture distribution in heterogeneous vadose zone

  • 摘要: 摘要:【目的】包气带作为连接植被与地下水的重要纽带,其岩性结构是影响地下水生态功能的主要因子之一,为了探究包气带岩性结构如何影响土壤含水量分布,【方法】设计了均质土柱(O),单薄层状土柱(A),单厚夹层土柱(B)以及双夹层土柱(C)四个土柱,开展了室内层状非均质土柱释水实验和入渗实验,探究土壤水分下渗时水分运移及剖面分布规律,重点研究了细粒土夹层上方毛细水带的形成机制与水量分布;依据物理实验开展了变饱和水流数值模拟,探究了更为准确预测层状非均质土体中含水量剖面的模拟方法。【结果】实验过程中,细粒土夹层结构导致水分在夹层内部和夹层上下界面处滞留,形成了水分聚集区;相较于O柱,A柱、B柱和C柱释水过程持续时长分别增加了290h、500h和780h,持水量分别增加了6.20cm,7.90cm和7.83cm;其中A柱、B柱和C柱夹层中及夹层界面处滞留的水量分别占总持水量的24.50%、33.09%、45.77%和3.19%、5.01%、11.38% ;数值模拟结果表明采用修正后的van Genuchten模型能更好地模拟层状土含水量剖面。【结论】细粒土夹层对入渗水下移特征会产生明显阻滞效应,水分主要滞留在夹层内部和夹层上下界面处,夹层厚度、层数增多会导致夹层内和夹层界面处均滞留更多水分,通过引入虚拟变量和毛细高度修正van Genuchten模型,并将其对应的相对渗透率方程分为三段式,可有效提升层状土壤含水量剖面模拟精度。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-14
  • 网络出版日期:  2024-11-26

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