二、方法验证

二、方法验证

根据以上分析，Philip入渗模型中的特征参数与GreenAmpt模型中的特征参数存在函数关系，为了进一步验证这些理论关系的合理性，比较分析两入渗模型的准确性。选用三种不同质地土壤进行一维垂直积水入渗实验，三种土样分别取自安塞、榆林、西安，经土壤颗粒分析，三种土壤的质地分别为沙壤土、壤质沙土和粉壤土。土样经风干、碾压和过筛后，按设计容重（安塞、榆林、西安容重分别为1．4g／cm3、1．65g／cm3、1．35g／cm3）分层均匀装入实验土柱。利马氏瓶供水，进行恒表面积水深度的入渗实验。在实验过程中，通过记录马氏瓶水位变化来获得土壤累积入渗量。图2-11显示了三种土壤积水入渗实验所获得的累积入渗量与时间关系。

图2-11　三种土壤累积入渗量（点为实测值，线为拟合值）

对三种土壤的累积入渗量随时间变化过程的实验资料进行处理，所得到的Philip 入渗模型和GreenAmpt 入渗模型的拟合参数列于表2-6中。

由表2-6可知，利用两个入渗模型对实验资料进行拟合所获得的四个参数中，A和ks1随着土壤质地由粗变细而逐渐减小，而hf随着土壤质地由粗变细而逐渐增加。但S没有明显的变化规律。利用式（2-82），并根据Green-Ampt入渗模型参数计算Philip入渗模型参数或根据Philip入渗模型参数计算Green－Ampt入渗模型参数。利用表2-6所列的参数值计算了两个模型的参数，结果如表2-7所示。

表2-6　两个入渗模型参数的拟合值

由表2-7可知，所计算的两个入渗模型参数仅有A和ks1随着土壤质地由粗变细逐步减小，而hf和S没有明显变化规律。同时由表2-6和表2-7可知，对于榆林土而言，利用GreenAmpt入渗公式所得到的大毛管特征长度小于利用Philip公式所得到的大毛管特征长度，而安塞和西安土则反之。

表2-7　两个入渗模型参数计算值

为了比较分析利用两个入渗模型相互推求参数的精度和对累积入渗量计算精度的影响，下面以西安土为例，利用计算所得到的两个入渗模型的参数（如表2-7所示）计算土壤累积入渗量，并利用计算的累积入渗量与实测的累积入渗量进行比较。图2-13显示了两个入渗模型所计算的累积入渗量和实测累积入渗量间关系，并利用线性回归分析两个关系，拟合结果如下：

Philip公式 Ip＝1．137I R2＝0．988

GreenAmpt公式 I＝1．023I R2＝0．996g(https://www.daowen.com)

其中Ip为利用Philip公式计算的累积入渗量，Ig为利用GreenAmpt公式计算累积入渗量，R2为相关系数。由拟合结果可知，虽然相关系数很高，但两个公式所产生的相对误差相差较大，Philip公式为13．7%，而GreenAmpt公式为2．3%。显然Philip公式计算结果偏差较大。也说明Philip公式对参数的精度要求比GreenAmpt公式要高。

图2-12计算所采用了总入渗时间为550min，现在分析总入渗时间为250min情况下，两个入渗公式计算的精度，结果如图2-13所示，并利用线性回归分析两个关系，拟合结果如下：

图2-12　计算和实测的长历时累积入渗量

图2-13　计算和实测的短历时累积入渗量

Philip公式 Ip＝0．969I R2＝0．995

GreenAmpt公式 Ig＝1．024I R2＝0．984

由拟合结果可知，对于总入渗时间为250min情况下，两个公式的计算精度都比较高，Philip公式相对误差为－3．1%，而GreenAmpt公式为2．3%。与总入渗时间为550min相比，GreenAmpt公式长短入渗时间所产生的相对误差比较稳定，而Philip模型所产生的相对误差变化较大。这说明利用Green-Ampt公式推求Philip公式的参数用于计算入渗时间较短情况具有较高精度，而对于长时间入渗会产生一定误差，而利用Philip模型推求的GreenAmpt公式参数对于长短入渗时间相应的累积入渗量计算的精度都比较高。

在理论分析部分对短历时Philip公式和GreenAmpt公式参数关系进行了分析，下面以西安土为例利用入渗时间为30min的入渗资料分析两个公式参数间关系。根据Philip公式和GreenAmpt公式拟合实验资料所得的参数，并利用式（2-76）计算两个公式参数，结果也列于表2-8中。由表2-8可知，拟合值与计算值相对比较接近，因此可以利用两个公式相互计算参数。

表2-8　短历时两个入渗公式参数

以上根据Philip入渗公式和GreenAmpt入渗公式的特点，分析了两个模型参数间内在关系。利用所得的两个公式参数计算了土壤累积入渗量，并与实测累积入渗量进行了比较。发现在入渗时间较短情况下，两个公式计算精度都比较高，而对于较长入渗时间Philip入渗公式偏差较大，说明Philip模型较GreenAmpt入渗公式所要求参数精度更高，对参数的灵敏性更强。