离心机法测定土壤水分特征曲线中的收缩特性

摘要：

为了探明土壤在离心力作用下的收缩规律,开展了离心机法测定土壤水分特征曲线试验.砂壤土和黏壤土分别设定3个初始容重,以离心机法测定的数据为基础,研究了离心力变化下的土壤收缩规律,并通过van Genuchten-Mualem(VG-M)模型对2种情景模式(考虑容重变化和未考虑容重变化)下所测定的土壤水分特征曲线进行拟合,并以此估算所得的土壤水力特性参数对沟灌二维水分运动特性进行了数值模拟,同时结合室内试验对比分析了参数的合理性.结果表明,离心机转速增大,土壤含水率降低,容重随之增大,当吸力为7 000 cm时,砂壤土和黏壤土的容重分别近于1.81和1.79 g,/cm3;基于土壤收缩特征曲线,供试土壤收缩过程可采用三直线模型进行表征,但各收缩段的吸力范围存在差异;与未考虑容重变化所得VG-M模型中的参数值相比,考虑土壤容重变化所得的滞留含水率θr和进气吸力值倒数a均增大,但形状系数n均减小;以考虑土壤容重变化所得VG-M参数为基础进行沟灌二维水分运动数值模拟,其入渗水量、湿润锋运移距离(垂直和水平)与实测值的误差绝对值均值分别为5.8％,3.0％和2.6％,较未考虑容重变化时精度分别提高了39.2％,57.2％和52.9％.因此离心机法测定土壤水分特征曲线的过程中需考虑土壤容重的变化,且以此获得的参数能够较为显著地提高数值模拟精度.

关键词：土壤水分特征曲线、土壤收缩、容重、数值模拟、土壤水力特性参数

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分类号：S152.7(土壤学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51579205;国家重点研发计划项目2016YFC0400203;陕西省水利厅科技计划项目2015slkj-07;陕西省自然科学基础研究计划项目2019JM-063

在线出版日期：2019-12-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：978-985