3章-2节 降雨入渗补给(48页)解析
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•积水点并不是出现在b’，而是出现在b，主要 是由于在0~tp’的时段内，定强度供水的总入渗 量小于充分供水下的总入渗量，因而其入渗能 力还较强，可继续维持一段时间R0强度 •b点开始后，由于径流的形成，在有压入渗的 情况下， i> i土 ，实际i的过程形成了图中的 abc（蓝线）
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降雨对土壤水和地下水的补给量关系
2.3 降雨入渗补给的试验研究
(对地下水的补给)
2.4 降雨入渗对地下水补给量的确定方法
(对地下水的补给）
第三章
第二节 降雨入渗
4/51
2.1 降雨入渗补给规律
2.1.1 降雨入渗的补给过程
2.1.2 求解入渗问题的数学模型及其解析解
2.1.3 计算入渗问题的经验公式
第三章
第二节 降雨入渗
2.1 降雨入渗补给规律
J AB
i(t)
i地表
( B A ) h Z a h +Z +a = Z Z Z K (h) J AB
t 0时，B点干燥，h , J ，i ; t足够大时，B点接近饱和，h 0, J 1，i ks
田 s
Pr P R V
降雨对地下 水的补给
降雨
地面径流量
土壤的蓄水能力
d hn
其中：V d h n 田 0 d 雨前地下水埋深； hn 地下水面以上，部分毛细上升带，
z
该段含水率介于田 ~ ｓ之间；
田 田间持水率； 0 顶托毛管水上升高度以上土层降雨
z
•湿润区(锋面后)均达到饱和含水率，
•模型的适用范围：
降雨前土壤干燥,质地较粗, 入渗过程有较明显的湿润峰面
未湿润区(锋面前)保持原有含水率（θi）， 锋面上的含水率介于饱和和初始含水率之间，
锋面本身很薄
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1.Green-Ampt模型的入渗解
H
A
ФA=H
参照面
对 A， B 点 应 用 达 西 定 律 可 得 i 到 (Z f ) i(t ) ks Z f hf H B A ks .......... .(3 11) Zf Zf
土壤水
•入渗规律 Z(θ，t) i（t） I(t) 试验法 解析法 数值法 第三章 Pr~P
地下水面以上顶托 毛管水的上升高度
•研究方法
地下水
试验法 数值法
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第二节 降雨入渗补给
第二节 降雨（或灌水）入渗补给
2.1 降雨入渗补给规律 2.2 入渗补给的数值模拟分析
(对土壤水的补给） (对地下水的补给）
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1.Green-Ampt模型的入渗解
•研究的问题：
含水率θ
初始干燥的土壤在薄层积水时的入渗问题,1911年 提出的一个基于毛管理论的简化入渗模型； 又称活塞模型
•该模型的基本假定为：
• 假定土壤是由一束直径不同的毛管组成，入 渗过程中，存在明显的水平湿润锋 •湿润峰面处不论所处时间与位置， 锋面上各点都保持一个稳定的基质势 h=-hf ；
第三章 地下水文要素和地下水资源评价
第一节 第二节 第三节 第四节
地下水径流 降雨（或灌水）入渗 潜水蒸发 地下水资源评价
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第二节 降雨（或灌水）入渗补给
降雨或灌溉
• 研究入渗问题的现实意义：
水 文 学 ：地表产流 农 田 水 利： 灌溉和降雨入渗后 土壤水分的分布 水资源评价：降雨后对浅层地下
径流
土壤水
水的补给
环 境 学： 污染物随水分迁移 的问题
地下水面以上顶托 毛管水的上升高度
地下水
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第二节 降雨（或灌水）入渗补给
• 降雨入渗现象
•入渗过程
降雨或灌溉
径流
入渗是指水分进入土壤的过程，是 自然界水循环的一个重要环节
补给土壤水
作物利用 或表土蒸发
补给地下水
潜水
产生径流
形成地表水 R~P
基准面
A
B
a Δz
利用达西定律，对入渗过程定性分析： A点和B点见图，取地面线为基准面，积水深度为a， B为接近地表处的点， 因此iAB(AB段的平均入渗强度)可近似代替i地表
A 压力 基质 重力 a 0 0 B 压力 基质 重力 0 h Z
前的平均含水率
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降雨对土壤水和地下水的补给量关系
影响降雨对地下水补给的因素（定性分析）： 降雨特性： 降雨强度、降雨量、降雨延续时间 土壤的蓄水能力V： 地下水埋深、雨前土壤含水率状况、 土壤的蓄水性能（土壤质地沙粘） 径流，地形条件，土地平整情况、 作物覆盖状况及田间工程（排水）
Ks
t
土壤的入渗曲线i(t)，反映了土壤的入渗性能， 其受土壤质地的影响
t
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供水强度一定的情况下： 降雨或灌水（如喷灌）条件下
土壤的实际入渗能力i取决于两个条件：i土 和降雨强度R0 •入渗初期 （自由入渗）
i土> R0， i=R0
•入渗后期（有压入渗阶段） i土< R0 ， i= i土并开始形成径流
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2.1.1 降雨入渗补给过程
地下水埋深无限远 对入渗没有顶托影响
充分供水情况下，土壤的渗透性能； 土壤的入渗能力仅取决于土壤本身的渗吸强度i土
供水强度一定的情况下，土壤的渗透性能；
土壤的入渗能力取决于土壤本身的渗吸强度i土和
外界的降雨强度R0
第三章 第二节 降雨入渗
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充分供水情况下: 干土在薄层积水条件下的入渗过程
已 知 剖 面 含 水 率 分 布得 可 到I（Z f）
B
ФB =- zf - hf
i
I（Z f） Z f s i Z f ........( 3 12)
利用I 和i之间的关系可以得到z（ f t） dZ f dI ( s i ) dt dt Z f hf H dZ f ks ( s i ) .........(3 13) Zf dt
各因素如何影响，后面讲降雨对地下水补给时会具体展开
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Hale Waihona Puke Baidu
2.1.2 求解入渗问题的数学模型及其解析解
1.Green-Ampt模型的入渗解 （基于毛管理论的简化入渗模型，经验解； 建立在形态学基础上）
2.垂直入渗条件下的Philip解 （基于土壤水分运动基本方程的入渗模型， 精确解）
第三章 第二节 降雨入渗 2.1 降雨入渗补给规律
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降雨对土壤水和地下水的补给量关系
2.3 降雨入渗补给的试验研究
(对地下水的补给)
2.4 降雨入渗对地下水补给量的确定方法
(对地下水的补给）
第三章
第二节 降雨入渗
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2.1 降雨入渗补给规律
2.1.1 降雨入渗的补给过程
2.1.2 求解入渗问题的数学模型及其解析解
2.1.3 计算入渗问题的经验公式
第三章
第二节 降雨入渗
2.1 降雨入渗补给规律
J AB
i(t)
i地表
( B A ) h Z a h +Z +a = Z Z Z K (h) J AB
t 0时，B点干燥，h , J ，i ; t足够大时，B点接近饱和，h 0, J 1，i ks
田 s
Pr P R V
降雨对地下 水的补给
降雨
地面径流量
土壤的蓄水能力
d hn
其中：V d h n 田 0 d 雨前地下水埋深； hn 地下水面以上，部分毛细上升带，
z
该段含水率介于田 ~ ｓ之间；
田 田间持水率； 0 顶托毛管水上升高度以上土层降雨
z
•湿润区(锋面后)均达到饱和含水率，
•模型的适用范围：
降雨前土壤干燥,质地较粗, 入渗过程有较明显的湿润峰面
未湿润区(锋面前)保持原有含水率（θi）， 锋面上的含水率介于饱和和初始含水率之间，
锋面本身很薄
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1.Green-Ampt模型的入渗解
H
A
ФA=H
参照面
对 A， B 点 应 用 达 西 定 律 可 得 i 到 (Z f ) i(t ) ks Z f hf H B A ks .......... .(3 11) Zf Zf
土壤水
•入渗规律 Z(θ，t) i（t） I(t) 试验法 解析法 数值法 第三章 Pr~P
地下水面以上顶托 毛管水的上升高度
•研究方法
地下水
试验法 数值法
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第二节 降雨入渗补给
第二节 降雨（或灌水）入渗补给
2.1 降雨入渗补给规律 2.2 入渗补给的数值模拟分析
(对土壤水的补给） (对地下水的补给）
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1.Green-Ampt模型的入渗解
•研究的问题：
含水率θ
初始干燥的土壤在薄层积水时的入渗问题,1911年 提出的一个基于毛管理论的简化入渗模型； 又称活塞模型
•该模型的基本假定为：
• 假定土壤是由一束直径不同的毛管组成，入 渗过程中，存在明显的水平湿润锋 •湿润峰面处不论所处时间与位置， 锋面上各点都保持一个稳定的基质势 h=-hf ；
第三章 地下水文要素和地下水资源评价
第一节 第二节 第三节 第四节
地下水径流 降雨（或灌水）入渗 潜水蒸发 地下水资源评价
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第二节 降雨（或灌水）入渗补给
降雨或灌溉
• 研究入渗问题的现实意义：
水 文 学 ：地表产流 农 田 水 利： 灌溉和降雨入渗后 土壤水分的分布 水资源评价：降雨后对浅层地下
径流
土壤水
水的补给
环 境 学： 污染物随水分迁移 的问题
地下水面以上顶托 毛管水的上升高度
地下水
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第二节 降雨（或灌水）入渗补给
• 降雨入渗现象
•入渗过程
降雨或灌溉
径流
入渗是指水分进入土壤的过程，是 自然界水循环的一个重要环节
补给土壤水
作物利用 或表土蒸发
补给地下水
潜水
产生径流
形成地表水 R~P
基准面
A
B
a Δz
利用达西定律，对入渗过程定性分析： A点和B点见图，取地面线为基准面，积水深度为a， B为接近地表处的点， 因此iAB(AB段的平均入渗强度)可近似代替i地表
A 压力 基质 重力 a 0 0 B 压力 基质 重力 0 h Z
前的平均含水率
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降雨对土壤水和地下水的补给量关系
影响降雨对地下水补给的因素（定性分析）： 降雨特性： 降雨强度、降雨量、降雨延续时间 土壤的蓄水能力V： 地下水埋深、雨前土壤含水率状况、 土壤的蓄水性能（土壤质地沙粘） 径流，地形条件，土地平整情况、 作物覆盖状况及田间工程（排水）
Ks
t
土壤的入渗曲线i(t)，反映了土壤的入渗性能， 其受土壤质地的影响
t
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供水强度一定的情况下： 降雨或灌水（如喷灌）条件下
土壤的实际入渗能力i取决于两个条件：i土 和降雨强度R0 •入渗初期 （自由入渗）
i土> R0， i=R0
•入渗后期（有压入渗阶段） i土< R0 ， i= i土并开始形成径流
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2.1.1 降雨入渗补给过程
地下水埋深无限远 对入渗没有顶托影响
充分供水情况下，土壤的渗透性能； 土壤的入渗能力仅取决于土壤本身的渗吸强度i土
供水强度一定的情况下，土壤的渗透性能；
土壤的入渗能力取决于土壤本身的渗吸强度i土和
外界的降雨强度R0
第三章 第二节 降雨入渗
6/51
充分供水情况下: 干土在薄层积水条件下的入渗过程
已 知 剖 面 含 水 率 分 布得 可 到I（Z f）
B
ФB =- zf - hf
i
I（Z f） Z f s i Z f ........( 3 12)
利用I 和i之间的关系可以得到z（ f t） dZ f dI ( s i ) dt dt Z f hf H dZ f ks ( s i ) .........(3 13) Zf dt
各因素如何影响，后面讲降雨对地下水补给时会具体展开
10/51
Hale Waihona Puke Baidu
2.1.2 求解入渗问题的数学模型及其解析解
1.Green-Ampt模型的入渗解 （基于毛管理论的简化入渗模型，经验解； 建立在形态学基础上）
2.垂直入渗条件下的Philip解 （基于土壤水分运动基本方程的入渗模型， 精确解）
第三章 第二节 降雨入渗 2.1 降雨入渗补给规律