摘 要:為了研究積雨條件下黃土水分入滲規(guī)律,設(shè)置室內(nèi)黃土土柱積雨入滲試驗(yàn),采用HYDRUS-1D 模型對(duì)積雨入滲規(guī)律進(jìn)行模擬,利用均方根誤差(SRME)、納什效率系數(shù)(SNE)對(duì)模擬精度進(jìn)行評(píng)價(jià),采用單因素?cái)_動(dòng)法對(duì)土壤水分特征參數(shù)的敏感性進(jìn)行分析。結(jié)果表明:土壤含水率模擬值與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)一致,兩者誤差很小,SRME為0.011~0.017,除土柱深度為20 cm 對(duì)應(yīng)的SNE值小于0.900 外,其余SNE值均大于0.900,模擬效果較好。土壤水分特征參數(shù)對(duì)模擬結(jié)果影響排序?yàn)棣龋?>ks >n>α>θr,θs 和α 擾動(dòng)與模擬結(jié)果負(fù)相關(guān),ks、n、θr擾動(dòng)與模擬結(jié)果正相關(guān),土壤淺層積雨入滲規(guī)律受參數(shù)擾動(dòng)的影響較小,隨著土柱深度增加,對(duì)參數(shù)的敏感性逐漸提高,參數(shù)變化對(duì)模擬結(jié)果的影響逐漸增大。
關(guān)鍵詞:黃土;積雨;數(shù)值模擬;入滲規(guī)律;參數(shù)敏感性
中圖分類(lèi)號(hào):TU444;S152.7+ 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A doi:10.3969/ j.issn.1000-1379.2024.07.023
引用格式:雷磊,王曉東,鄭樹(shù)海,等.基于HYDRUS-1D 模型的黃土積雨入滲數(shù)值模擬研究[J].人民黃河,2024,46(7):138-142.
土壤水分入滲規(guī)律一直以來(lái)都是滑坡災(zāi)害研究的熱點(diǎn)之一[1-3] ,研究方法有野外監(jiān)測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬[4-5] 。野外監(jiān)測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)方法耗時(shí)長(zhǎng)、成本高,數(shù)值模擬方法在克服傳統(tǒng)方法缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,具有可以對(duì)大數(shù)據(jù)量、多工況等進(jìn)行模擬的優(yōu)點(diǎn),工作效率大大提高。HYDRUS-1D 模型的精確性、適用性高,具有內(nèi)置參數(shù)優(yōu)化的功能,因此被廣泛應(yīng)用于土壤水分入滲規(guī)律的模擬研究[6-7] 。例如:Yi 等[8] 在室內(nèi)土柱試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,借助HYDRUS 軟件模擬了黃土有無(wú)孔洞條件下的土壤水分入滲過(guò)程,發(fā)現(xiàn)黃土孔洞可以有效增加淺層土壤的儲(chǔ)水量;曹叢伍[9] 運(yùn)用HYDRUS-1D模型模擬了黃土水分入滲過(guò)程中含水率隨剖面深度的變化規(guī)律,所得模擬值與實(shí)測(cè)值的變化趨勢(shì)基本一致;張煒等[10] 基于HYDRUS-1D 模型建立生物滯留設(shè)施模型,研究了生物滯留設(shè)施的水文調(diào)控功能。然而,目前有關(guān)積雨條件下水分入滲規(guī)律的土柱試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究極為少見(jiàn)。利用HYDRUS-1D 模型模擬土壤水分運(yùn)動(dòng)時(shí),土壤水分特征參數(shù)的確定至關(guān)重要,但目前對(duì)不同土壤深度的各擾動(dòng)參數(shù)對(duì)水分入滲規(guī)律的影響研究較少。