Green-Ampt模型参数简化及与土壤物理参数的关系

【引言】合理确定土壤入渗参数可为灌溉系统评价和设计提供科学依据。国内外学者围绕土壤入渗参数的确定开展了大量研究工作，多数成果是根据灌水资料对土壤入渗参数进行估算，个别试图通过已知的土壤物理特性参数直接估算入渗参数。土壤初始含水率、土壤质地与结构、土壤有机质等土壤物理特性参数对土壤入渗特性影响显著，通过建立两者间的函数关系，从而实现由土壤物理特性参数估算入渗参数，可为区域灌溉系统性能评价中入渗参数的确定提供有效工具。Green-Ampt 入渗模型（简称G-A 模型）因具有一定的物理含义被广泛应用，但其为具有多参数的隐函数形式，入渗参数如湿润锋处平均土壤基质吸力Sf 等不易测得，给实际应用带来诸多不便，为此，围绕该模型的简化求解开展了相关研究。刘继龙等根据Philip 公式中参数与G-A 模型参数间的关系以及土壤宏观毛管长度参数的概念，提出了不同条件下G-A 模型累积入渗量与时间的显函数关系。张振华等根据入渗率和实际湿润锋、累积入渗量的关系，利用图形拟合得到G-A 模型关键参数Sf 和饱和导水率Ks，提出了G-A 模型入渗率的显式近似解。以上研究侧重在对G-A 模型参数进行推导分析的基础上结合入渗试验资料估算入渗参数。由于土壤入渗特性与土壤物理特征密切相关，且G-A 入渗模型参数具有物理含义，则基于土壤物理参数估算G-A 入渗参数具有一定的理论意义和应用价值。鉴于G-A 模型所含参数较多，本文在推导湿润锋处平均基质吸力与Philip 模型中土壤吸湿率关系基础上，将G-A 模型简化为两参数模型，根据田间入渗试验资料，分析简化后的G-A 模型参数与土壤初始含水率、土壤紧实度、小于0.01 mm 的土壤颗粒含量间关系，提出基于土壤物理特性参数估算入渗参数的定量经验转换函数。