黄土水分入渗规律的数值模拟研究

作者：潘振辉; 李萍^*; 肖涛

来源：西北大学学报（自然科学版）, 2021, 51(03): 470-484.

DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2021-03-015

• 数值模拟
• 水分迁移
• 黄土
• 降雨入渗
• HYDRUS-1D

运用数值模拟手段研究地表入渗作用下土水特征曲线(SWCC)参数与边界条件对入渗结果的影响,以探究黄土中水分入渗的规律。使用HYDRUS-1D软件建立土柱试验数值模型,使用控制变量法,逐一改变SWCC参数(VG模型参数)与边界条件以探究其各自对模拟结果的影响。模拟结果显示:入渗速率、特定时间节点的入渗深度与饱和渗透系数ks成正比,与饱和含水率θs成反比,与VG模型参数α成反比,与VG模型参数n成正比,与残余含水率θr几乎没有关系,与入渗边界的水头高度呈正比。研究结果表明,饱和渗透系数ks是非饱和渗流的重要影响因素,饱和渗透系数较大,代表土体更松散,导水能力更好。提高模型饱和含水率θs会使入渗速率下降,入渗深度变浅,这是因为提高饱和含水率影响了土体中初始水分的分布,水分在土体中形成的连续性通道变少。残余含水率与土体中自由水的运移无关,因而对土体中的水分渗流没有影响。SWCC参数α、m、n的大小与土体孔隙结构、颗粒组成有关,改变SWCC参数会使土的渗流特性发生改变。上部水头增大会使渗流加快,但在超出土体饱和渗流能力的情况下,增大上部边界水头对渗流影响很小。

• 单位
  大陆动力学国家重点实验室; 西北大学