《水文学原理》第五章：下渗现象、下渗理论及计算

解(1)f(t)=dF(t)/dt=18t-0.5+0.4
F(mm) P(t)
F(t)
I(t)=dP(t)/dt=9.4(mm/分钟)
(2) F(t)= P(t)
36t0.5+0.4t =9.4t t=16分
t(分钟)
三 下渗过程中的土壤含水量的垂线分布规律
饱和带 过渡带 风 干 土 水分传递带
田饱 间和 持含 水水 量量
Z
t
1
f at 2 fc
第四节 下渗经验公式
一 霍顿公式（R . E . Horton , 1940)
f fc ( f0 fc )ek t
二 考斯加柯夫公式
f ct b
三 一般形式
f atn b
第五节 天然条件下的下渗
一 下渗与降雨强度的关系 定义：在充分供水条件下的单点均质土壤 的下渗规律，反映土壤的最大下渗率过程， 称下渗能力曲线。 降雨强度不变时的下渗： （1）i≥fp （2) fp > I > fc
第五章 下渗（infiltration)
第一节 下渗的物理过程及规律
一 下渗的物理过程 下渗过程按水分所受的作用力及运动
特征，可分为三个阶段 • 渗润阶段 • 渗漏阶段 • 渗透阶段
二 下渗率和下渗能力 • 下渗率f
又称下渗强度。指单位面积上、单位 时间内渗入土壤中的水量。 • 下渗能力fp
又称下渗容量。指在充分供水条件下 的下渗率。 • 累积下渗量F
(3) i≤ fc
f
A
i2
fc i3
D C
i1
B
t
二 下渗的影响因素 • 土壤性质对下渗的影响 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 降雨性质对下渗的影响 • 植被对下渗的影响 • 流域地形影响 • 人类活动的影响
dF/dt=f
F—t
f—t T(min)
下渗率曲线及累积下渗量曲线示意图
已知某地土壤累积下渗能力曲线及某次降雨的累积
雨量曲线如图，累积下渗能力曲线F(t)=36t0.5+0.4t, 累积降雨量曲线为P(t)=9.4t (1)求该地的下渗能力曲线f(t)及该次降雨强度过程 (2)由该次降雨求出产流开始的时间 (3)在累积下渗能力和累积降雨图上绘出累积下渗量 曲线。
又按水量平衡 F (t ) Z
f dF dZ
dt
dt
v dZ f K (1 hs )
dt
Z
Z
t
dZ
hs [ Z ln(1 Z )]
K 0 (1 hs ) K hs
hs
z
t Z 2
2Khs
Z 2Khst

f K (1 hs ) K 0.5Khs
4）下渗锋面以下的空气剩余压
Z
力即下层空气压力P与大气压
力P0之差P- P0
下渗水流所受总力H=hp+Z+hs-(P- P0) P
hs
当空气剩余压力可以忽略，并进一步假定表层的静水
压力hp与毛管吸力相比，其值甚小可忽略，总力为：
H=Z+hs 水流的压力梯度为
H
1 hs
Z
Z
带入f=K H/L，得 f K (1 hs ) Z
的分界面，是不连续的。 3. 水分的渗漏深度，只有当上层毛管达
到饱和后才开始增加。 4. 满足上述假定，有f=K H/L
二 基本方程
根据上述假定，当土壤表面保持一定水层 时，水分将受到下列各力的作用渗入土壤
1）土壤表面水层的静水压力hp 2）土壤饱和水柱的重力Z
P0 hp
3）下渗锋面处的毛管吸力hs
湿润带
饱和带 水分传递带 湿润带 湿润锋
湿润锋
第二节 非饱和下渗理论
一 忽略重力作用的下渗 （一） 设D（θ）= D = 常数
f ( 0 i )
D
t
（二） 设D为含水量θ的函数
f 1 St2 2
第三节 饱和下渗理论
一 基本假定 1. 水分分布带是完全饱和的。 2. 下渗锋面与下层土壤含水量具有明显