陕西王东沟小流域野外土壤入渗试验研究

以野外土壤入渗试验为依据，利用时域反射仪进行了土壤水分动态变化的观测，并分析了积水入渗过程中土壤水分的动态变化规津及停渗后土壤水分再分布规律。结果表明：野外土壤积水入渗过程中，土体内任—埋深处士壤含水率的变化一般经历稳定不变、缓慢上升、急剧上升和再稳定4个阶段，不同土地利用类型的土壤每一阶段听经历的时间长短不同；积水深度越大，土壤剖面含水率、入渗量变化越明显，湿润锋的推移也越快；停渗后土壤水分再分布规律表现为表层0～10cm土壤含水率急剧减小，10～70cm土壤含水率开始呈增大趋势，然后再逐渐减小，70cm以下的土壤含水率略有变化。     

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。     

降水入渗补给过程的实验研究

根据河北保定冉庄实验站实测资料，描述了地下水深埋区降水入渗补给过程。通过1991年8m蒸渗仪实测资料，说明降水入渗过程中入渗锋面演变情况。地下水大埋深区包气带土壤含水量及降水入渗过程有以下3个特点：1包气带土壤含水量在垂向上具有分带的特点，从地表至1m为Ⅰ带，从地下水面至地下水面以上2m为Ⅲ带，介于Ⅰ带和Ⅲ带之间为Ⅱ带；2包气带土壤含水量具有季节性变化特征，包气带土壤含水量5月份最小，6～9月份较大：3降水入渗补给具有明显的滞后特征，从发生降水到该次降水对地下水入渗补给过程的结束，需要经历一个时程,包气带愈厚，时程愈长。     

基于土壤入渗模型的研究

土壤入渗过程是田间土壤水分循环的重要组成部分,是径流形成过程中最重要的一个环节。入渗模型研究在一定程度上反映了入渗规律,从土壤入渗入手,对土壤入渗模型进行了简单的研究,叙述了土壤入渗过程的影响因素、土壤入渗过程及目前的几种入渗模型,模型使用条件及其存在的问题做了简单的介绍,并提出了自己的一些看法。     

土壤空气压力影响下的非饱和入渗格林-安姆特模型

利用自制的入渗仪测定了土壤入渗过程中被禁锢的土壤空气压力大小及变化以研究禁锢土壤空气压力对非饱和土壤入渗水流的阻碍作用。通过自由入渗与恒定土壤空气压力入渗试验结果对比得出，研究入渗问题必须考虑禁锢土壤空气压力的影响作用。本文利用自由入渗试验、恒定土壤空气压力入渗试验和土壤水力性能试验结果，给出了禁锢土壤空气压力影响下的格林-安姆特模型。     

水分渗入含钾离子均质黄土的试验研究

通过室内试验研究结果表明，在入渗过程中，单位土壤对钾离子的吸附量相等，吸附量与参与吸附的土壤总量成正比，当土壤钾离子含量不同时，对入渗过程有明显影响，入渗时间相同，累积入渗量和湿润锋位置都随钾离子含量增大而减小。     

确定次降雨入渗补给时段和补给量的研究

次降雨入渗补给地下水的研究，是分析降雨入渗问题的基础，又是其难点所在。由于雨后水分在土壤中有个储存和运行过程，且影响因素众多，所以，降雨量入渗补给过程滞后现象明显，多为多次过程的叠加，难以分辨出次降雨与其入渗补给相对应的时段和入渗补给量，本文根据实验资料，从动力学角度，通过土壤水势的分布状态及变化对这一问题进行分析。     

盐渍化土壤不同入渗条件下水盐运动规律研究

针对地下渗灌的特点，对盐渍化土壤中不同入渗条件下的水盐运动规律进行了室内研究。试验结果表明：入渗水量、入渗流速、水分再分布都是影响水盐在土壤中分布的重要因素。入渗过程中，水分在土壤中的渗透流速越慢，压盐、排盐效果越好，渗透水量号单位水量排盐率呈显著幂函数关系；入渗结束后，水分再分布增强了压盐效果。     

陕西王东沟小流域外土壤入渗试验研究

以野外土壤入渗试验为依据，利用时域反射仪进行土壤水分动态变化的观测，并分析了积水入渗过程中土壤水分的动态变化规律参后土壤水分再分布规律。结果表明：野外土壤积水水入渗过程，土体内任一埋深处含水率的变化一般经历稳定不变、缓慢上升、急剧上升一再稳定４个阶段，不同土地利用类型的土壤第一阶段所经历的时间长短不同；积水深度越大，土壤剖面含水率、入渗量变化越明显，湿润锋的推移也越快；停渗后土壤水分规律表现为表层     

基于MATLAB App Designer的非饱和土壤入渗数值仿真实验研究

土壤入渗是自然界水分转化的主要过程.文中在分析现有土壤入渗实验教学的不足的基础上,采用数值仿真的方法,建立了非饱和土壤入渗模型,采用MATLAB App Designer开发了非饱和土壤仿真软件.实现了不同条件下土壤入渗过程数值仿真,可有效补充室内试验的不足,使学生全面理解非饱和土壤入渗过程.     

膜孔灌多向交汇入渗减渗特性和数学模型研究

利用自行研制的试验装置进行了膜孔入渗模拟试验。根据试验资料，分析了膜孔多向交汇入渗规律，研究了膜孔交汇入渗相对于膜孔自由入渗的减渗特性，建立了膜孔多向交汇入渗的三阶段入渗模型和减渗量模型，分析了膜孔交汇入渗参数随入渗阶段的变化规律，提出了膜孔交汇入渗减渗率的概念，并推导得到了膜孔多向交汇入渗减渗率的计算公式。在此基础上，建立了膜孔多向交汇入渗减渗率与入渗时间的幂函数关系，并根据试验实测资料进行了验证。     

单点膜孔入渗特性的试验研究

膜孔入渗是指在覆膜灌溉中，水通过膜孔渗入土壤的过程。作者对陕北榆林壤土进行了5种膜孔直径的单点膜孔入渗室内试验，观测并分析了累计入渗量、湿润深度及表面湿润半径随入渗历时的变化规律。结果表明：①单点膜孔的累积入渗量变化过程符合Kostiakov模型；②相对入渗参数(单点膜孔入渗参数与垂直一维入渗参数之比值)与膜孔直径具有显著的相关关系；③单点膜孔的湿润深度小于垂直一维入渗的湿润深度，并且相对湿润深度(单点膜孔的湿润深度与垂直一维入渗的湿润深度之比值)与膜孔直径具有显著的相关关系；④单点膜孔入渗的表面湿润半径与入渗历时符合幂函数关系，并与膜孔直径存在着显著的相关关系；⑤在相同入渗历时的情况下，与垂直一维入渗相比，膜孔入渗的湿润土体平均含水率较小。     

砂层在黄土中的减渗作用及其计算

本文根据非饱和土壤水的达西定律，对砂层在黄土中的减渗作用及在整个过程中使入渗率由非线性衰减阶段转为线性稳渗阶段的机理做了分析论述。在此基础上提出了不同砂层质地(中值粒径d50)与埋深条件下稳渗率，D的计算方法，建立了砂层质地的中值粒径d50及埋深Z与吸力值Sm的关系。根据水量平衡原理，得到了入渗过程中由非线性衰减阶段开始进入稳渗阶段的时间t1。经试验资料验证，以上计算式不仅计算精度较好，且具有一定的实用性，特别是在缺少土、砂水分运动参数的情况下，仅需积水入渗试验资料即可通过计算取得所需结果。     

上海市排水小区地下水渗入量研究

介绍了排水小区地下水渗入量测试的基本方法。采用夜间最小流量法和用水量折算法 ,对上海市代表性排水小区地下水渗入量进行了实测和分析 ,确定了不同类型排水小区的渗入量范围。对区域渗入量试验中需要关注的问题进行了研讨。研究成果为推动渗入量研究、改进高地下水位地区排水系统的设计、维护与管理提供了依据     

季节性冻融土壤入渗的影响因素分析

文中通过大量的入渗试验,对不同地表条件下季节性冻融土壤入渗的影响因素——地温和土壤含水率进行了对比分析,结果表明:未灌水的不同地块土壤入渗能力主要受地温控制,地表有覆盖物的土壤入渗能力与地温的变化趋势接近,而无覆盖物的相对较差;不同时间灌水后土壤的入渗能力主要受土壤含水率的控制,秸秆覆盖地块的土壤入渗能力与土壤含水率的相关程度较裸露地块弱。     

地膜小麦膜缝灌水技术试验研究

由膜缝入渗试验得出了入渗速度与入渗系数、入渗指数之间的关系。分析了膜缝灌水优势及不同单宽流量、不同封水成数的技术指标 ,从而确定出灌水均匀度及灌溉水的利用率较高、灌水后入渗水量分布均匀的灌水技术参数 ,为地膜小麦膜缝灌水技术进一步在灌区推广提供技术指导     

重塑非饱和黄土浸水入渗规律的模型试验研究

为了研究非饱和黄土的浸水入渗规律,开展了重塑黄土的浸水入渗模型试验,分析了浸水过程中不同位置的体积含水率变化及湿润锋面发展过程,研究了入渗水分在水平和径向的发展变化规律,并通过考虑空气压力的Green-Ampt模型计算得到不同时间的入渗深度,与实测值进行对比分析。研究表明:不同测点的体积含水率变化趋势基本一致,都会经历稳定-快速增长-到达峰值-快速减小-再次增长-维持稳定6个阶段;浸水入渗过程受入渗深度、渗流路径、沿程黏滞阻力和空气压力的共同影响,入渗深度越深、距离中心轴位置越远、湿润锋发展越滞后,入渗速率越小。深度从0 cm增加至100 cm时,入渗速率从14.93 cm/h减小至1.67 cm/h。对不同位置的竖向入渗速率与入渗深度的关系进行拟合发现:竖向入渗速率与入渗深度呈二次方关系,且拟合度达到0.9以上;径向水分运移是该深度水分径向扩散和上部水分竖向入渗综合作用的结果,故相比于竖向入渗较快;模型计算结果中湿润锋面发展趋势与实测竖向入渗情况一致,但入渗后期的入渗深度计算值比实测偏大。研究结果可为黄土地基浸水入渗研究提供参考。     

Numerical study of the effects of layers on unsaturated-saturated two-dimensional flow

Unsaturated-saturated flow due to infiltration and/or redistribution in heterogeneous soils is a complex phenomenon. Numerical problems are considered and the effects of size and location of continuous or discontinuous layers of low permeability on cumulative infiltration, infiltration rate, moisture content profile, and water-table response under spatially-discrete ponding conditions are studied at an experimental scale using a two-dimensional unsaturated-saturated model based on the Richards equation. The results illustrate complex response but indicate that the spatial distribution and soil characteristics of layer(s) are dominant factors. Fine layers significantly reduce surface infiltration, although the reduction of infiltration is not sensitive to their thickness. Two-dimensional effects are important; perched water tables above fine layers spread laterally and may result in air entrapment.     

基于Green-Ampt模型的变水头积水入渗模型建立及其参数求解

通过对变水头积水入渗物理机制的分析,将入渗水头对入渗的影响归结为对表面饱和导水率的影响,基于Green-Ampt入渗模型,引用了湿润区的平均含水率的概念,并考虑了湿润区平均含水率随入渗时间的变化,建立了具有物理意义的3种变水头积水入渗模型,分析了利用入渗率-累积入渗量及入渗率-真实湿润锋图形获得模型参数的求解方法。通过室内试验,得到了湿润区的平均含水率与入渗时间之间呈乘幂函数变化的规律。利用实测资料对模型及其参数求解的方法进行检验,结果表明所建立的3种模型是正确的,求解参数的方法合理。     

On the process of fine sediment infiltration into static gravel bed: A CFD–DEM modelling perspective

The gravel bed clogging, caused by infiltration and accumulation of fine sediment, degrades the river ecology. A proper understanding of the infiltration process, and underlying mechanism and causes, are necessary to take preventive measures. The process of fine sediment infiltration into static gravel bed is studied by distinguishing between bridging and percolation behaviours, as they affect the river ecology and physical processes occurring in the river system differently. However, several contradicting observations, concerning their occurrences, are reported. We employed the unresolved CFD–DEM method to simulate and investigate the infiltration process. The theoretical size ratios, corresponding to different geometrical configurations for a binary mixture of mono-disperse spherical particles, representing bridging and percolation processes, are considered and simulated with and without flowing water effects. The effects of several turbulence models on the infiltration process are also studied. We found that fine sediment infiltration in fluvial deposits is mainly gravity-dominated, supporting Cui's hypothesis that fine sediment infiltration through intra-gravel flow is similar to fine sediment infiltration driven by gravity. In contrast to consensus in the field, our results demonstrate that the occurrences of different infiltration processes (bridging and percolation) seem to be independent of gravel bed thickness, rather depend only on the relative grain size distribution of fine sediment and gravel. However, a precise definition of a ‘thick enough’ gravel bed is necessary to distinguish between bridging and percolation behaviours. Here, we hypothesize a suitable gravel bed thickness, which might be regarded as a ‘thick enough’ gravel bed.