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土壤水分运动通量法.ppt

发布:2017-11-07约2.09千字共18页下载文档
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§2-3 土壤水分运动通量法 ● 通量法原理 ● 零通量面与零通量面法 ● 表面通量法 ● 定位通量法 通量法的实质:不使用基本微分方程,而是直接利用质量守恒、达西定律分析和解决实际问题。 一、通量法原理: 研究四水转化关系及作物需水规律时,需研究田间土壤水分运动,田间土壤水分运动可近似为一维垂向运动。 ∴ 其方程为: 积分得 : 若已知某一段面 处的 或 ,则可求得任一断面z处的 或 。 如何确定某一断面处的通量? 零通量面法 表面通量法 统称为土壤水分运动通量法 定位通量法 二、零通量面与零通量面法 1.零通量面: 土壤中任一点土壤水分的通量 ∵ ∴当 时, 称 的水平面为零通量面ZFP,记为Z0。 2.零通量面的类型 单一聚合型零通量面(土水势出现极小值,其梯度为零):如处于长期蒸发状态的土壤,当有入渗补给时,在入渗锋面处出现极小值。 单一发散型零通量面(土水势取得极大值,其梯度为零):如长期降雨后,上部蒸发,下部入渗,中间有一高土水势点。 多个零通量面存在于同一土壤剖面。如降雨、蒸发交替出现,则可形成多个ZEP。 3.零通量面法 当存在零通量面时,将这一位置记为 。 (1)若在 内ZFP位置不变,则通过任一断面Z处,单位面积上所流过的水量 为: ∵ ∴ 在 内,通过地表单位面积上的水量为: 即图中abcd的面积。 当 ,表明通量向上,含水率从 降低,蒸发; 当 ,表明通量向下,含水率从 增加,入渗。 在 内,潜水所得到的补给(或蒸发)量为: 当 ,含水率减小,通量向下,接受补给; 当 ,含水率增大,通量向上,潜水蒸发。 (2)当在 内,ZFP的位置移动时,由 移动到 , 在时段 内,地表处土壤水分流量为: 即图中a’abcd的面积。 内,潜水面处的土壤水分流量为: 即图中a’dd’e的面积。 三、表面通量法 是以地表处的入渗通量、蒸发通量作为已知通量的界面,求地下任一深度Z处通量的方法。 式中:H为地表距潜水面的垂直距离,潜水位埋深; 当 时, 为时段内潜水面处单位面积上流过(补给或潜水蒸发)的水量。 四 、定位通量法 该方法是在地下某一位置 用实测方法求得其中间点的通量,作为已知通量,据此,可求得任一位置Z处的通量 。 如: ①在Z1、Z2处用负压计测基质势 和 ; ②求得该处 的函数关系 ; ③在 处,设其 ; 在 处的通量 据 求得 在 时段内的水量; 如 上式中: 为地表处单位面积流过的水量; 为潜水面处单位面积上流过的水量。 * 上式由 质量守恒定律 式中: 和 为高度为 和 z 处的土壤水分运动通量。 当时间由 , 设: 、 分别为由 时间段内通过 和 z处单位土壤断面面积上的水量,无源(汇)项时,则根据水量平衡原理可得: z ZEP H z b c d a a’ d’ e θ 0 z ZEP H z
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