裂隙网络存在下的地表径流与土壤水入渗实验及数值模拟

发布时间：2023-11-04 14:31

　　地表水—土壤水耦合模型是水文循环模型的重点之一。本文通过构建地表-基质-裂隙全耦合模型(即Surface-Matrix-Crack,SMC模型),用于模拟裂隙网络存在下的地表径流运动及土壤水流运动。SMC模型耦合了地表径流运动方程及土壤水流运动方程,其中使用二维扩散波方程描述地表径流运动;土壤水流运动模型基于双重渗透模型理论,将土壤水流运动分为两种形式,分别为在土壤基质区和在裂隙网络中的水流运动,分别使用传统的Richards’方程和单条裂隙水流通道水体运动方程进行描述。使用整合离散法计算水流在基质区和裂隙通道之间的水量交换,以及地表水与土壤水之间的水量交换。依据人工裂隙网络在坡度为10°的坡面上进行染色示踪实验。获得人工裂隙网络存在下的地表径流及土壤水流运动数据,用于SMC模型率定及验证。依据坡面染色示踪实验,对模拟区域进行编辑;通过试错法及数学评价指标调整模型参数,获得最佳模型参数。通过与传统Richards’模型进行对比,SMC模型能够更好的模拟土壤水流运动,模拟结果均优于传统模型,并且SMC模型能够准确地模拟地表径流运动。对SMC模型进行参数影响性分析,结果表明:(1)曼宁糙率...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究意义及背景
    1.2 国内外研究进展
    1.3 研究方案
第2章 优先流染色示踪实验
    2.1 研究区概况
    2.2 坡面染色示踪实验
第3章 地表-基质-裂隙全耦合模型(SMC模型)
    3.1 地表径流运动方程
    3.2 土壤水分入渗方程
    3.3 离散方程耦合
    3.4 本章小结
第4章 模型模拟结果分析
    4.1 模型边界条件
    4.2 模型初始条件
    4.3 模型评价指标
    4.4 模型率定
    4.5 模型验证
    4.6 本章小结
第5章 模型参数影响分析
    5.1 曼宁糙率系数分析
    5.2 饱和水力传导率参数分析
    5.3 形状参数分析
    5.4 进气吸力倒数分析
    5.5 本章小节
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
附录一 基函数构建
附录二 二维扩散波离散化方程
附录三 裂隙水流通道水体运动方程离散
附录四 Richards'离散方程
参考文献
致谢
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本文编号：3860485