二、模型分析

二、模型分析

为了分析上述公式所描述的土壤水分运动特征因子间关系合理性,进行了垂直一维土壤入渗试验。试验土样为陕西黄土,经颗粒分析试验土样为粉沙壤土,初始含水量为0.0243 cm3/cm3,饱和含水量为0.41 cm3/cm3。将试验土样风干过筛后,均匀装入直径为10.8cm、长为100cm的垂直实验土桶内。利用马氏瓶供水,进行定水头积水入渗实验。在实验过程中读取马氏瓶读数,以确定入渗量;利用γ射线测定土壤含水量和确定湿润锋位置。

图2-4显示了实测的湿润锋距离与累积入渗量间关系。由于初始含水量较低,故取滞留含水量等于初始含水量,对累积入渗量与湿润锋距离间关系进行拟合,结果为:

图示

图2-4 累积入渗量与湿润锋距离间关系

I=0.35zf

R2=0.996

并根据式(2-48)计算α为0.102。

图2-5显示了实测湿润锋距离与入渗率间关系,并利用式(2-46)对其进行拟合,结果为:

图示

图2-5 入渗率与湿润锋距离间关系

图示

利用式(2-46)计算得到ks=0.011cm/min,β=0.32。(https://www.daowen.com)

为了进一步分析上述理论关系的准确性,利用上述所求得的参数,根据式(2-46)和式(2-49)计算土壤水分入渗时间和土壤水分剖面,计算结果如图2-6和图2-7所示。

图示

图2-6 土壤水分入渗时间

(tc为计算时间,t为实测时间)

利用线形函数对计算时间和实测时间进行拟合,结果如下:

tc=1.036t

R2=0.997

由拟合结果可知,计算时间与实测时间的相对误差为3.6%,说明该模型具有较高计算精度。

由图2-7所示的土壤水分剖面来看,在湿润锋面处计算含水量与实测的含水量间有一定的误差,而其他深度实测值与计算值吻合比较好。总体来看该模型可以反映土壤水分分布特征。

图示

图2-7 土壤含水量剖面(点为实测值,线为计算值)