降雨入渗曲线分析

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：降雨入渗主要受到时间和空间两个因素的影响，是一个动态的变化过程。边坡降雨入渗量取决于土体的初始含水率，降雨强度和降雨持时以及地表径流量。大量实验表明，降雨入渗曲线是一条递减曲线，见图9.2。图9.2降雨入渗曲线图9.3典型含水率分布剖面分区当均质土体地表为有积水入渗时，典型含水率分布剖面从上往下可分为4个区：饱和区，过渡区，传导区，湿润区。

随着科学技术的发展，降雨入渗分析已经从一维发展到了二维和三维，但是由于技术上难以得到解决，只有一维的降雨入渗模型得到了广泛的运用，运用该模型也能较真实地反应降雨过程中各渗流特征的变化规律。

降雨入渗主要受到时间和空间两个因素的影响，是一个动态的变化过程。降雨强度、降雨持续时间、土体的物理性质（渗透系数）、边坡坡面角度、植被覆盖等因素决定了雨水入渗量。

当降雨强度超过土体的入渗能力时，地表将产生径流或积水，并在土体内部形成不断扩大的暂态饱和区。这种状态可以用“积水模型”来进行描述。当单位降雨强度小于土体的入渗能力时，入渗过程受降雨强度的大小控制，称之为“降水模型”。

降雨过程可分两个阶段。第一阶段：降雨初期，地表的含水率梯度很大，入渗率也很高，且大于降雨强度。这一阶段称为通量控制阶段，雨水入渗为无压入渗或自由入渗。第二阶段：随着入渗的进行，含水率梯度不断减小，入渗率不断降低，当入渗率小于降雨强度时，地表出现径流或积水，降雨过程进入到坡面控制阶段，雨水入渗为有压入渗。边坡降雨入渗量取决于土体的初始含水率，降雨强度和降雨持时以及地表径流量。

大量实验表明，降雨入渗曲线是一条递减曲线，见图9.2。根据递减速度的快慢，降雨渗曲线可划分为3个阶段。第一阶段为渗润阶段：这一阶段土壤含水量较小，没有达到土体的饱和含水率，入渗量较大，随时间推移，降雨入渗量快速降低。第二阶段为渗漏阶段：此阶段由于土壤含水量不断增加，入渗量明显减小，入渗量随时间推移变得缓慢。第三阶段为渗透阶段。在这一阶段，土壤含水量达到了饱和体积含水量，单位时间内的入渗量趋于稳定，入渗量达到最小值，此时的入渗率称为稳定入渗率。

在降雨开始时，由于地表处（特别是坡脚处）的含水率梯度∂θ/∂z的绝对值较大，对应的水头梯度∂h/∂z也较大，所以入渗率i（t）相对较大。随着入渗过程的进行，水头梯度∂h/∂z绝对值不断减小，入渗率随之降低；当降雨入渗进行到一定时间后，入渗率趋于一稳定值，该值相当于地表含水率为θ时的入渗系数K0，一般K0≤KS，KS为表层土体的饱和渗透系数。

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