正文
在孔隙未被水分充滿(未達到飽和)的土壤中水的流動。農田土壤中水分的運動,在灌溉、排水、降雨和蒸發影響下地下水面以上土層(包氣帶)中水分的運動都屬於非飽水土中的滲流。
土壤水在勢能的作用下流動。非飽和土壤水的勢能包括重力勢、壓力勢(土壤負壓或稱毛管張力)等。垂直一維非飽水土壤滲流速度v,根據達西滲流定律可寫成:
式中嗞為非飽水土中的總位勢(以水頭計);z為自基準面向上的垂直坐標值;h為土壤水的壓力水頭(負壓);K(θ)為非飽水土壤的滲透係數(或稱水力傳導度),是含水率θ的函式。
根據質量守恆原則,可求得以θ和h為變數的兩個一維垂向滲流微分方程:
(1)
(2)
式中為非飽水土的擴散度;為非飽水土的容水度;t為時間變數。
對少數具有簡單初始和邊界條件的問題,通過求解式(1)和(2),可得解析解。但對於複雜的非飽水土中滲流問題需通過數值計算法求解,從而可預測分析土壤中含水率分布和變化情況。
參考書目
J. Bear, Dynamics of Fluids in Porous Media, American Elsevier, New York,1972.