入渗条件下非饱和土壤水分运动的数值分析

本文给出模拟入渗条件下非饱和土壤水分运动的一种数值算法。算法基于差分离散、以在和校正两步计算完成一个时间段的求解。对两种容重的土的水平入渗进行了模拟分析，并检验了水分运动参数的灵敏性以及差分步长对模型结果的影响，与实测资料对比分析表明，数值分析方法对土壤水分运动的模拟是有效的、适用的。     

地表点源滴灌土壤水分运动的动力学模型与数值模拟

本文提出了一种地表点源土壤水分入渗的数值模拟模型.采用ADI隐式差分格式将土壤水分入渗方程离散，用Gauess-Seidel迭代算法求解非线性差分方程.利用质量平衡原理对地表饱和区进行了动态处理.结果表明，数值计算结果较吻合于实测数据，所提出的数值模型既适用于均质土壤，也适用于成层土壤.     

推求Gardner-Russo持水曲线模型参数的简单入渗法

本文基于水平一维非饱和土壤水分运动规律，推求了Gardner-Russo持水曲线模型参数，获得了水平一维非饱和土壤水分运动中累积入渗量、入渗率、湿润峰、入渗时间之间的理论关系。用模拟的结果进行拟合，其决定系数为 0.9969～0.9997。当获得土壤饱和体积含水率、初始体积含水率、残余体积含水率和土壤饱和导水率，基于这些理论关系实现了Gardner-Russo模型曲线特征参数的求解。利用数值模拟数据和实验数据检验该方法，将用此方法估计的参数值与理论值进行比较，并进行了模型中参数的敏感性分析，结果表明本研究所求得的参数有较高的精度，为土壤水分运动参数求解提供了一种简单的土壤水分瞬时入渗法。     

非饱和土壤水分运动数值模拟研究综述

土壤水是地表水和地下水联系的纽带，在水循环过程中起着重要作用，它和农业、水文、环境等领域有着密切关系。本文从土壤水分运动机理出发，评述了国内外水力参数取值方法和数值模拟的研究动态，对非饱和土壤水分运动数值模拟传统的有限元和有限差分研究方法进行了综合分析，并讨论了两种改进的数值计算方法——有限元质量集中法和有限体积法。本文认为非饱和土壤水分运动的数值模拟虽然取得了一些进展，但对土壤水分运动较为复杂的情况仍然手段有限，该领域的研究工作有待继续深化。     

坡地允许喷灌强度研究

本文在分析坡地降雨入渗机理的基础上，根据二维土壤水分运动方程，建立均匀坡地上不同土壤及其边界条件的均匀灌水入渗模型，研究模型的有限元数值解方法，得到了土壤非饱和情况下，坡地喷灌强度不需折减的结论。通过数值计算和实验验证，所得实验结果与数值分析结果基本吻合。     

竖直微润灌土壤水分运动数值模拟与验证

为进一步认识微润灌土壤水分运动规律,进而指导微润灌工程设计,依据非饱和土壤水分运动理论,建立了竖直微润灌土壤水分运动模型,并用SWMS-2D软件进行求解。通过室内试验,对单位长度微润管入渗量、土壤湿润锋运移值和土壤剖面含水率等指标的模拟值进行分析验证。结果表明,模拟值与实测值一致性较好,所建模型能比较真实地反映竖直微润灌土壤水分运动的状况,利用SWMS-2D软件对竖直微润灌土壤水分运动进行模拟具有可行性。     

田间土壤水分入渗的空间分布

本文利用已有的土壤水分运动参数标定成果,用数值方法求解了标定的土壤水分运动基本方程,得出了某一初始含水率分布条件下、薄层积水时土壤水分运动入渗的标定解.作为示例,给出了不同标定因子地点处的土壤水分入渗过程.本文还介绍了Philip入渗公式的标定方法,结合在河南、山东二省所进行的三组入渗试验资料,对入渗标定因子的确定、入渗量的标定及入渗量的空间分布等问题进行了初步计算和分析.     

一维土壤水分运动模型的有限体积法求解及其影响因素分析

基于对Richards控制方程的离散化分析,利用有限体积法对非饱和土壤一维水分入渗运动的一维运动进行数值模拟。通过将模拟结果和已知文献中试验数据进行对比,发现数值吻合较好,证明该模型的程序计算可靠,可将其作为预测一维土壤水分运动的有效工具。并在验证过后从空间角度对影响入渗模型的因素进行了更进一步的分析。     

滴灌土壤湿润体特征值的数值算法

本文提出了一种新的计算地表点源滴灌土壤水分入渗湿润体特征值的通用数值方法，经过无量纲变换，将地表点源滴灌土壤水分入渗方程转换为无量纲方程。采用Ｖａｎ Ｇｅｎｕｃｈｔｅｒ函数表征有效含水量与压力水头间的关系和相对水力传导率与压力水头间的关系。无量纲数值解仅依赖于无量纲滴头流量和无量纲入渗时间，通用数值计算得到了数值解的验证，并将通用数值计算结果图形化，使用者仅根据本文提供的图形和易测的土壤参数。经过     

用人工降雨和数值模拟方法研究降雨人渗规律

进行四种雨强处理的人工降雨土壤入渗田间试验，并对入渗过程进行数值模拟，提出初始土壤含水率分布均匀时降雨－入渗－径流过程的简便计算方法。     

考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟

现有数值模拟方法在模拟边坡降雨入渗时通常不能考虑径流流量补给对滑体渗流的影响,当滑床和滑带的渗透性相对于滑体极低时,会出现低估降雨入渗量、高估滑坡稳定性的现象。以Richards方程、运动波方程和有限元法为基础,提出了一种降雨时滑坡渗流数值模拟方法。该方法忽略滑床和滑带的渗流而只考虑滑体渗流过程,从而减小计算规模,也避免了因滑体与滑床(滑带)渗透性差异过大引起的数值计算困难;依据地形和滑体降雨入渗边界饱和情况,修正降雨入渗边界类型和流量,实现了考虑径流流量补给的滑坡降雨入渗简化数值模拟。对简单土质边坡降雨入渗进行数值模拟,从水量平衡与边坡渗流场两个角度,对比了考虑和不考虑径流流量补给的区别;结果表明,考虑径流流量补给时才能保证计算结果水量平衡,正确反映降雨入渗对基质吸力大幅降低的作用。     

用人工降雨和数值模拟方法研究降雨入渗规律

进行四种雨强处理的人工降雨土壤入渗田间试验，并对入渗过程进行数值模拟，提出初始土壤含水率分布均匀时降雨～入渗～径流过程的简便计算方法.     

蓄水坑灌条件下土壤水分运动的数值模拟

本文以非饱和土壤水分运动理论为基础，根据蓄水坑灌法土壤水分入渗的特点，建立了蓄水坑灌条件土壤水分运动的数学模型，并用有限差分法进行求解。同时用试验资料对模型进行验证，并用模型计算结果分析了蓄水坑灌条件下土壤初始含水率对土壤水分分布的影响，能为蓄水坑灌法的合理设计提供了一定的参考。     

基于HYDRUS的微润灌溉线源入渗数值模拟

为探究微润灌溉在沙壤土中的入渗规律,以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立1.0、1.5、2.0 m三种水头下微润灌溉土壤水分运动的数学模型。利用HYDRUS(2D/3D)软件对模型进行求解,求解结果表明:微润灌溉入渗流量随水头的增大而增大;湿润体沿渗灌管呈圆柱形分布,相同灌水时间下,湿润体大小随水头的增大而增大,湿润锋运移速率在灌水48 h内迅速减小,之后逐渐趋于稳定;含水率等值线为以渗灌管为中心的同心圆,平均含水率随水头的增大而增大,灌水均匀度随水头的增大而减小。为了验证软件模拟的精确性,将田间试验结果与模型模拟值进行对比,结果表明:模拟值与实测值无显著性差异,两者具有较好的一致性,说明HYDRUS软件可用于模拟微润灌溉条件下土壤水分运动及设计地下线源入渗灌水策略。     

有限解析法在求解非饱和土壤水流问题中的应用

本文将J.R.Chen(陈景仁)等提出的有限解析法推广应用于非饱和土壤水分运动.编制了适于求解小Pe数人渗问题的计算程序。通过对比垂直入渗方程线性化的解析解和模拟野外土壤水分重分布试验,表明有限解析法具有很高的计算精度,数值稳定性好.     

温室熵灌线土源土壤水分运动数值模拟

根据土壤水动力学理论，考虑西江柿根系吸水，建立了西红柿生长条件下温室地表滴灌剖面二维土壤水分运动的数学模型，采用ADI法和Gauess-Seidel法联合求解数学模型，并进行了数值模拟，结果表明，温室土壤水分负压的监测值与计算值有着较好的一致性，这对温室地表滴灌灌溉制度的制定具有一定的指导意义。     

室内滴灌施药条件下阿特拉津在土壤中运移规律的研究Ⅱ.数值仿真

本以实验室内所开展的滴灌施用除草剂——阿特拉津在土壤中运移的物理模拟实验为基础，运用所求得的供试土壤的水力学参数和溶质运移参数及阿特拉津在该土壤中的吸附特性参数和降解速率常数，应用数值模拟软件HYDRUS-2D，对物理模拟的实验结果进行了仿真，并就不同初始含水量、不同滴头流量对土壤水分和阿特拉津动态分布的影响进行了数值分析，结果表明：随着初始含水量的增加，土壤水分的湿润范围增大，而阿特拉津的分布范围基本不变；当滴灌施药历时相同、滴头流量不同时，随着滴头流量的增加，土壤水分和阿特拉津的运动范围均增大。     

考虑土内气压势的下渗水流数值模拟

本文利用自制的土内气压计测得入渗时的土内气压，分析了气压的成因，指出它对人渗水流的阻滞作用，为以人渗试验进行数值模拟，在土壤水运动方程中计入了气压势，并且连接了地表积水计算，结果，模拟计算的人渗入过程，土壤水势变化过程均与实测相符，因而证明，在研究入渗问题时，考虑气压势是必要的。     

基于Richards方程切换的土壤水流及溶质运移数值模拟

根据每个节点的土壤水分状态来选择合适的Richards方程形式,并用隐式迭代算法求解,得到一种用于模拟土壤水盐运移过程的通用方程切换方法。该方法能自由切换任意节点的控制方程,从而充分利用水头型和含水量型Richards方程的优势,适用于所有主流的迭代求解算法。成功将该方法应用于非均质土壤饱和-非饱和的溶质运移过程模拟。通过室内及数值试验,证明其在干燥砂土淋盐及干湿交替上边界的土壤积盐等普遍难题中,相比传统数值算法能大幅度提高计算效率和精度。本文方法对大区域饱和-非饱和水流运动及溶质运移数值模拟具有显著优势及应用前景。     

室内滴灌施药条件下阿特拉津在土壤中运移规律的研究II.数值仿真

本文以实验室内所开展的滴灌施用除草剂——阿特拉津在土壤中运移的物理模拟实验为基础，运用所求得的供试土壤的水力学参数和溶质运移参数及阿特拉津在该土壤中的吸附特性参数和降解速率常数，应用数值模拟软件HYDRUS-2D，对物理模拟的实验结果进行了仿真，并就不同初始含水量、不同滴头流量对土壤水分和阿特拉津动态分布的影响进行了数值分析，结果表明：随着初始含水量的增加，土壤水分的湿润范围增大，而阿特拉津的分布范围基本不变；当滴灌施药历时相同、滴头流量不同时，随着滴头流量的增加，土壤水分和阿特拉津的运动范围均增大。