土壤水分入渗研究评述

入 渗过程属 于广义 渗流理论 的研 究范 畴 ， 是
Ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ — Ａ ｍ ｐ ｔ 模型 是土壤 在干燥情 况且积 水
・
３ ９ ・
水 生态 环境
东北水利 水 电
ｉ （ ｔ ） ＝ ｋ ｔ
２ ０ １ ３年第 ８ 期
深 度 较 小 的情 况 下提 出 的 ， 其 基本 假 定 为 ， 存 在 明
或者说渗透速度与水 力梯度成正比 ， 即：
ｑ ＝ Ｋｓ Ａ Ｈ／ Ｌ
水和 土壤水。土壤水分入 渗则是 水分 在不同存在
形 式下 相 互转 化 的 重要 环节 。人 们 对 于 土 壤 水分
式中： 为表示孑 Ｌ 隙介 质 透 水性 能 的综 合 比例 系 数， ＡＨ 为渗 流 路 径 始 末 断 面 总 水 头 差 ， 为 渗 流 路 径 的直 线 长 度 ，△肌 是 相 应 的水 力梯 度 。 Ｒ ． ｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｄ ｓ 将 达 西 定 律 引入 非饱 和 土 壤 水 流 动
２ ０ １ ３ 年第 ８ 期
［ 文章编号 ］ １ ０ ０ ２ －０ ６ ２ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ －０ ０ ３ ９ －０ ３
东北水利水电
水生态环境
土壤水分入渗研究评述
骆 素娜 ｔ ， 李 尧２ ， 乔倩倩 ｔ
（ １ ． 松辽流域水资源保护局 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ２ １ ； ２ ． 水利部松辽水利委员会 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ２ １ ）
入渗 问题进 行了大量的研究 。这些研究对 如何增 强土壤入渗能 力、 减少地表径流、 防止 土壤侵蚀 并
搞 好 城 乡生 态 环境 建 设 等 具 有重 要 的理 论 和现 实
意义。
并结合液体连 续方程 ，得 出了描述非饱和 土壤水 分运动的基本偏 微分方程 ： 连续性方程 ： ＝ 一
非 饱 和 土壤 水 分 的运 动 过 程 ，其 基础 为 法 国 工程 师 达 西通 过 试 验 得 出 的达 西 定 律 ，其研 究 结 果表 明， 通 量（ 单 位 时 间 内通 过 单位 面积 土壤 的 水 量 ）
括 固态、 液态和气态 。 而液态水 占到水资源总量的
９ ７ ％。 液态 水按 空 间位 置 不 同 又分 为地 表 水 、 地 下
渗深度） ， 为饱和导水率 ， ｃ为比水容量 ， 其中 后 ， ｃ 和都是土壤含水量 的函数 ，该式为入渗理论 的基
本表达式 ， 它可通过数值分析法进行求解。 国外研究者们提 出了很多具有不同侧重点 的 公式和模型 ， 如下 ：
１ ） Ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ — Ａｍｐ ｔ 公 式
对稳定 时的入渗率 ，由试验 资料 中最后进入稳定 阶段 的入渗率来确定 ，其他参数 的意义 与二参数 公式相 同。￣ｆ ｏ ＝ ０ 时， 即为 Ｋ ｏ ｓ ｄ ａ ｋ ｏ ｖ 二参数公式。
３） Ｈｏ ￣ ｏ ｎ公式
ｚ ｆ ＋ Ｓｆ ＋Ｈ
百度文库
ｚｆ
Ｈｏ ｒ ｔ ｏ ｎ通过对入渗试验进行研究 ，得 出入渗
［ 摘 要】 土壤 水分入渗是 一个 复杂的过程 ， 受到很 多 因素 ， 诸如 土壤 物理 参数 、 温度、 湿度的影 响。 目 前， 对土壤 水分入 渗 的研 究主要 集 中在对各种描 述该过程 的入 渗模型参 数的研 究方 面，
同时 ， 土壤 水分入渗过程 与土壤 物理参数 、 温度等 的关 系研究也取得 了很大进展 。这些理论研
确 的水平湿润锋面； 具有固定吸力 ； 土壤含水率 呈 阶梯状分布 ； 湿润 区的含 水率为饱和含水率 ；
湿 润锋 前 为 初 始 含 水 率 Ｏ ｉ 。依 据达 西 定 律 得 出地 表 处 土壤 水分 入渗 率 公式 如 下 ：
Ｌ＝ ＾ ５ ～
． Ｔ
此 公式为 Ｋ ｏ ｓ ｄ ａ ｋ ｏ ｖ 三参数公式 ， 式中， ｆ ０ 为相
吸力 Ｓ ｆ 起 主要作 用 ，可 以将 公式 中 的 ， 和 Ｈ 项 忽
略， 简 化 为下 式 ：
ｉ ＝ Ｋ Ｓ Ｉ
ｚ ｆ
式 中： ｉ ｔ ， 。 和 ｋ是特征常数。 为稳定入渗率 ， 用公
式 表示 为 ：
， ＝
Ｊ 叼 ： （ ０ ） “ （ ０ ）
常 数 ｋ决定 着 从 减 小 到 的速 度 。 该 公 式 是 纯经 验 公 式 ， 缺 乏 相 应 的 物理 基 础 ， 由于 其 应 用 的简便 性 ， 至今 仍 广泛 应 用于 许 多研 究 中。
率 方程 ：
ｉ ＝ ｉ 。 ＋ （ ｉ Ｏ － ｉ ｅ ） ｅ
式 中： 为地表入渗率（ ｃ ｍ／ ｍ ｉ ｎ ） ， ， 为概化 的湿润锋
深 度（ ｃ ｍ） ， Ｓ ， 为 湿润 锋 处 的土 壤水 吸 力（ ｃ ｍ） ， 为
积 水深度（ ｃ ｍ） 。 在入渗开始的较短时间内， 基质势
２ 土 壤 水 分 入 渗 研 究
２ ． １ 土壤 水分 入 渗公 式 研 究
从 １ ８ ５ ６年 法 国 工 程 师达 西通 过 试 验 得 出 达西
渗流定律开始 。国内外学者就对土壤水分入渗 问 题进行了大量 的研究并逐渐提 出了用于描 述土壤
偏 微 分 方 程 ： ＝ 熹（ × 罟） ＿ 熹
究为指 导人 们从 事与土壤 水 分入 渗有 关的 实践 活动 ， 比如地 面灌溉 、 盐碱 地 改 良等提供 了技
术 支持 。
［ 关键词 ］ 土壤 ； 水分入渗 ； 参数 ； 评述
【 中图分类号 ］ Ｓ １ ５ ２ ． ６ ［ 文献标识码 ］ Ｂ
１ 引 言
水 在 自然 界 中 的 存 在 方 式 是 多 种 多 样 的 ， 包
式 中： 为土壤含水量 ， ｔ 为时 间， ｈ为垂 向坐 标（ 入
水分入渗过程 的经验模型或公式 。比较著 名的或
应 用较 多的有 Ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ — Ａ ｍｐ ｔ 公式、 考斯加科 夫入渗 公 式、 Ｈ ｏ ｒ ｔ ｏ ｎ公式和 Ｐ ｈ ｉ ｌ ｉ ｐ 公式， 国内学者则针对 黄土高原的特殊土壤物理形态并结合大量试验提 出了方正三公式和蒋定 生公式。