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供水充足情况下的下渗率变化曲线

【摘要】:在供水充分情况下的下渗率称下渗容量或下渗能力。图2-11就是在供水充分的条件下,下渗率随时间的变化过程线,称下渗容量曲线或下渗能力曲线。

下渗是水从土壤表面渗入土壤内的运动过程,它对地面、地下径流的形成有很大影响。下渗是水循环中极难定量的一个要素。

1.下渗的物理过程

下渗的水分运动是在土壤分子力、毛管力和重力的综合作用下进行的,这些作用力在下渗过程中不断变化。

降落在干燥土壤表面的水分,最初渗入的受土壤分子力作用,被土壤颗粒吸附成薄膜水。当土壤薄膜水得到满足后,继续下渗的水分填充土壤孔隙,且在水的表面张力作用下产生毛管力,形成毛管水。毛管水没有方向,它可使水分向土隙细小地方运动。当表层土壤的毛管水满足后,继续入渗的水分在毛管力和重力同时作用下,沿土壤孔隙向下作不稳定流动,并逐步填充土壤孔隙,首先是表层土壤饱和,然后继续向下渗透。当毛管力逐渐消失,土壤水仅在重力作用下继续向下的流动呈稳定流动,此时,进入稳定入渗阶段。

2.下渗容量曲线

下渗量的大小可用下渗率(又称下渗强度)表示。下渗率是指单位时间内渗入土壤中的水量,以mm/h或mm/min计。在供水充分情况下的下渗率称下渗容量或下渗能力。图2-11就是在供水充分的条件下,下渗率随时间的变化过程线,称下渗容量曲线或下渗能力曲线。它反映水分向土层入渗的变化规律。若初始土壤含水量很小,下渗开始时下渗率最大,以后随历时增加而递减,到某一时刻,趋于一个稳定值fc,称为稳定下渗率。

图2-11 下渗容量曲线

下渗容量曲线也可用数学表达式表示,如常用的霍顿经验公式为(www.chuimin.cn)

式中 ft——t时刻的下渗率,mm/h;

f0——初始下渗率,mm/h;

fc——稳定下渗率,mm/h;

e——自然对数底;

β——反映土壤性质的参数。

上式表明,下渗率的变化符合指数递减规律,其中f0、fc和β都是反映土壤性质的参数,只要求得这些参数,公式也就确定了。