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华南丘陵地区典型流域的土壤水分时空变化及其驱动机制

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节水灌溉 2022年第4期 83-88,93页

作者：刘远李思颖周买春姜俊红华南农业大学水利与土木工程学院广州510642 广东河海工程咨询有限公司广州510610

流域土壤水分分布是水文学研究重要课题之一,采用地统计学半变异函数分析广东省泗合水流域旱季和雨季2 m深土壤剖面含水率,结果表明:流域土壤剖面水分可划分为表土层(0~20 cm)、根系层(20~70 cm)、基质势层(70~120 cm)、地下水位影响层(... 详细信息

流域土壤水分分布是水文学研究重要课题之一,采用地统计学半变异函数分析广东省泗合水流域旱季和雨季2 m深土壤剖面含水率,结果表明:流域土壤剖面水分可划分为表土层(0~20 cm)、根系层(20~70 cm)、基质势层(70~120 cm)、地下水位影响层(120~200 cm)和地下水位层(>200 cm)5个土层区间。表土层直接受降雨和大气蒸发强烈作用,同时受枯枝落叶持水和林下植被根系吸水影响,土壤水分季节和层间变化剧烈。林木根系主要分布在20~70 cm,这层的土壤水分补充主要为根系边隙流,消耗主要为根系吸水,土壤基质势梯度起调整分配作用,土壤水分季节和层间变化都较大。基质势层根系分布较少,大孔隙流较少,土壤水分主要受土壤基质势梯度影响,季节变化比上层土壤小,且随深度变化减小;在120 cm深基质势梯度作用消失,土壤水分季节间及土层间都不再变化,形成零通量层。山坡下部、山坳和低洼地区,地下水位季节变化,对120~200 cm区间的土壤水分产生影响。流域有效包气带厚度是从地面到土壤水分零通量面的深度,在泗合水流域约为120 cm;流域土壤蓄水容量即为这一区间土壤剖面含水量的季节差,计算结果为42 mm;该结果为华南丘陵地区无资料流域的水文模拟提供参数支持。

关键词：华南丘陵地区土壤水分剖面驱动机制时空变化季节变化半变异函数

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考虑水分剖面形状变化的降雨入渗模型及边坡稳定性分析

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考虑水分剖面形状变化的降雨入渗模型及边坡稳定性分析

作者：吴俊扬浙江大学

学位级别：硕士

随着我国经济的深入发展,人类工程活动对山区地质扰动的影响愈发严重,加之极端灾害性天气现象频发,滑坡灾害时有发生,给人民生命财产安全造成巨大威胁。其中,降雨是诱发滑坡的重要因素之一,准确评估雨水在地层中的入渗是防治边坡失稳的... 详细信息

随着我国经济的深入发展,人类工程活动对山区地质扰动的影响愈发严重,加之极端灾害性天气现象频发,滑坡灾害时有发生,给人民生命财产安全造成巨大威胁。其中,降雨是诱发滑坡的重要因素之一,准确评估雨水在地层中的入渗是防治边坡失稳的关键点。目前,虽然已有许多学者对降雨型滑坡进行了研究分析,但是关于土坡中水分剖面形状的动态变化及其对边坡稳定性影响的理论研究仍有待进一步完善。本文在总结前人有关均质和层状土壤中的入渗理论以及降雨诱发滑坡机理分析的基础上,综合考虑坡角的影响和降雨过程中土壤水分剖面形状的变化,推导改进入渗模型,提出相应的边坡稳定性分析方法,并将模型拓展至双层土坡。通过地理信息系统(GIS)建立三维边坡模型,将所提出的入渗模型和边坡破坏准则耦合,对三维边坡进行稳定性分析。本文的主要工作内容和相应成果如下:(1)采用含修正形状系数的形状曲线,描述降雨入渗过程中土壤水分剖面的变化;结合形状曲线与非饱和土的水力特性,计算等效渗透系数;考虑坡角影响,结合达西定律,推导适用于均质土坡的改进入渗模型。通过Richards方程数值解和试验值对模型进行验证,结果表明:该模型适用于不同类型的土壤,在不同降雨工况下都具有较高的精度。通过对模型参数进行敏感性分析,发现饱和体积含水率对湿润锋深度的影响最大,其次为初始体积含水率、饱和渗透系数和坡角。(2)基于改进入渗模型,提出适用于均质无限土坡的边坡稳定性分析方法,根据土坡内雨水分布随时间的变化情况,对各个深度处边坡安全系数进行计算,计算结果显示:降雨初期,潜在滑动面多位于基岩面处;降雨中后期,湿润锋面以上的土体趋于饱和,考虑水分剖面形状变化,潜在滑动面出现在湿润锋面上方,而非湿润锋面处。(3)考虑双层土壤中的边界条件和水量平衡方程,对改进入渗模型进行拓展,提出一种适用于双层土坡的降雨入渗模型,并将其应用于考虑降雨影响的双层土坡无限边坡稳定性分析。将理论解与数值解进行对比,结果表明:提出的入渗模型能够较为准确地预测土壤表面和层间界面处的体积含水率以及累积入渗量随时间的变化情况;双层土壤中的入渗过程主要受细质土层的水力特性影响。(4)利用GRASS GIS和Python建立栅格结构数据,进行空间插值,建立三维边坡模型。选取椭球面作为三维滑动面,根据滑动面在栅格柱中的高程值确定其几何参数,基于坡度变化选定椭球中性面,通过蒙特卡洛法模拟椭球面参数,确定试算滑动面。(5)结合本文入渗模型,采用Hovland三维极限平衡法计算考虑雨水入渗影响的三维边坡安全系数。根据湿润锋面、土层间界面和潜在滑动面三者相对位置关系的不同,将栅格单元柱分为五种情况考虑。通过算例分析验证所提出的降雨条件下三维边坡稳定性分析方法的可行性,结果表明:蒙特卡洛模拟试算样本数的最佳取值可定为2500次,模拟试算结果呈现中间高、两边低的分布情况;最小三维边坡安全系数随着降雨历时的增加而减小。

关键词：降雨入渗土壤水分剖面边坡稳定性分析地理信息系统极限平衡法

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灌溉回归问题的试验研究

水文地质工程地质 1986年第3期 8-11页

作者：李宝庆 ,杨克定

灌溉回归系数是地下水资源评价中计算综合补给量的重要参数和河川迳流还原计算的依据,也是衡量农田灌溉水平的一项重要指标。为了研究灌溉回归机理、探讨计算灌溉回归系数的适用方法,我们在中国科学院山东禹城综合试验站开辟了灌溉试验... 详细信息

灌溉回归系数是地下水资源评价中计算综合补给量的重要参数和河川迳流还原计算的依据,也是衡量农田灌溉水平的一项重要指标。为了研究灌溉回归机理、探讨计算灌溉回归系数的适用方法,我们在中国科学院山东禹城综合试验站开辟了灌溉试验区。于今年三月结合大面积灌溉小麦返青水,按照当地灌水做法,进行了一场灌溉试验,就有关问题介绍如下。

关键词：地下水资源评价地下水位地下水埋深用水量补给量水文地质参数回归系数灌溉回归水地下水毛管水水位观测井土壤水分剖面试区

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γ透射法在大型称重式蒸渗仪中的应用

土壤学报 1999年第1期36卷 132-136页

作者：杨新民张建丰王文焰沈冰西安理工大学水资源研究所

γ透射法在大型称重式蒸渗仪中的应用杨新民张建丰，王文焰，沈冰（西安理工大学水资源研究所，西安７１００４８）关键词蒸渗仪，γ透射法，土壤水分剖面中图分类号Ｏ５７１．３２蒸渗仪（Ｌｙｓｉｍｅｔｅｒ）是一种装满土壤、置于田... 详细信息

γ透射法在大型称重式蒸渗仪中的应用杨新民张建丰，王文焰，沈冰（西安理工大学水资源研究所，西安７１００４８）关键词蒸渗仪，γ透射法，土壤水分剖面中图分类号Ｏ５７１．３２蒸渗仪（Ｌｙｓｉｍｅｔｅｒ）是一种装满土壤、置于田间地下的反映自然环境、表面裸露或生...

关键词：蒸渗仪 γ透射法土壤水分剖面

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