[发明专利]一种潜水蒸发条件下地下水临界深度的计算方法

摘要

一种潜水蒸发条件下地下水临界深度的计算方法，属于地下水临界深度的计算方法。计算方法基于Mualem‑Van Genuchten土壤水分特征曲线方程和Gardner的一维均质土潜水稳定蒸发模型的计算方法。步骤：1、确定研究区域的面积和计算时段；2、确定研究区域的Mualem‑Van Genuchten土壤水分特征曲线方程的参数；3、确定研究区域的计算表土蒸发强度和地表处的土壤负压绝对值；4、计算研究区域的潜水蒸发条件下地下水临界深度。优点：该地下水临界深度计算方法，可以快速有效的计算地下水临界深度，计算结果具有很好的参考价值，有利于工程和科研人员使用，解决地下水临界深度计算方法的空白和取值不确定性的技术问题，可应用于不同地区和不同土壤类型。

主权项

1.一种潜水蒸发条件下地下水临界深度的计算方法，其特征是：该计算方法基于Mualem‑Van Genuchten土壤水分特征曲线方程和Gardner的一维均质土潜水稳定蒸发模型的计算方法，包括以下步骤：步骤1、确定研究区域的面积和计算时段；步骤2、确定研究区域的Mualem‑Van Genuchten土壤水分特征曲线方程的参数；带有参数l的Mualem‑Van Genuchten土壤水分特征曲线方程如式(1)和(2)，K(h)＝K_sΘ^l[1‑(1‑Θ^1/m)^m]².  (1)式中：θ为土壤体积含水率，cm³/cm³；θ_s为饱和含水率，cm³/cm³；θ_r为枯萎点含水率，cm³/cm³；K(h)为土壤非饱和水力导水率，cm/d；Θ为土壤饱和度；α为进气值的倒数，cm^‑1；K_s为土壤饱和水力导水率，cm/d；h为土壤负压水头，cm；n，m和l为土壤水分特征曲线方程参数，无量纲；不同土壤的取值有一定的范围；步骤3、确定研究区域的计算表土蒸发强度和地表处的土壤负压绝对值；步骤4、计算研究区域的潜水蒸发条件下地下水临界深度，如式(3)式中：E为计算表土蒸发强度，cm/d；z为潜水蒸发条件下的地下水临界深度，cm；h_a为地表处的土壤负压绝对值，cm；步骤1中，所述的研究区域的面积大于10000m²，土壤特性、水文地质条件、地下水状况和人为措施均有不同，进行分区研究，最终地下水临界深度以各区计算值的面积加权平均值确定；所述计算时段指的是所要研究临界深度为年均临界深度或某月临界深度；当为年均临界深度，则蒸发量E_y应为3－5年气象资料的年均蒸发量的日平均值；当为某月临界深度，则蒸发量E_m应为3－5年气象资料的某月均蒸发量的日平均值；步骤2中，所述参数θ_s，θ_r，α，K_s，n，m和l的确定采用现场试验法、实验室测试法、土壤转换函数方法和文献调研法；四种方法的优先次序依次为现场试验法、实验室测试法、土壤转换函数方法、文献调研法；所述的现场试验法，采用水平土柱法确定K_s；采用现场土壤负压水头和体积含水率实测值，通过最小二乘法或RETC软件拟合θ_s，θ_r，α，n，m和l；所述的实验室测试法，使用土壤水分特征曲线测定仪，确定θ_s，θ_r，α，K_s，n，m和l；所述的土壤转换函数方法，根据现场土壤基本物理参数，通过文献上已有的当地的土壤转换函数，确定θ_s，θ_r，α，K_s，n，m和l；所述的文献调研法，通过文献上已有的土壤水分特征曲线方程的参数，确定θ_s，θ_r，α，K_s，n，m和l；步骤3中，所述计算表土蒸发强度为0.1E_y或E_m；当有现场测试数据时，获得地表处的土壤负压绝对值；当没有现场测试数据时，地表处的土壤负压绝对值取15000cm；步骤4中，通过联立公式(1)、(2)和(3)来实现，基于Matlab或Fortran语言编译实现；土壤负压绝对值在0－1cm变化区间内，△h小于等于0.1cm；土壤负压绝对值在1－100cm变化区间内，△h小于等于1cm；土壤负压绝对值在大于100变化区间内，△h大于等于1cm，不大于10cm。