姚麗，王仰仁，通信作者，戰(zhàn)國(guó)隆，牛少卿

基于室內(nèi)試驗(yàn)的土壤入滲深度動(dòng)態(tài)模擬研究

姚麗1,2，王仰仁1,2，通信作者，戰(zhàn)國(guó)隆3，牛少卿3

（1. 天津農(nóng)學(xué)院 水利工程學(xué)院，天津 300384；2. 天津市節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備校企協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，天津 300384；3. 大禹節(jié)水（天津）股份有限公司，天津 301712）

入滲是土壤水分運(yùn)動(dòng)的基本特性，是降雨產(chǎn)流、侵蝕、非點(diǎn)源污染等過(guò)程研究的重要依據(jù)，快速準(zhǔn)確地測(cè)定和計(jì)算土壤入滲速率及其入滲深度具有重要意義。在天津市武清區(qū)北靳莊村和天津農(nóng)學(xué)院西校區(qū)試驗(yàn)田選取土樣，進(jìn)行室內(nèi)積水（積水深度為5 cm）入滲試驗(yàn)，依據(jù)測(cè)得的土壤水入滲數(shù)據(jù)，利用Philip、Horton和kostiakov-Lewis 3個(gè)模型進(jìn)行累計(jì)入滲量的擬合；在此基礎(chǔ)上以累計(jì)入滲量為自變量進(jìn)行了入滲深度的動(dòng)態(tài)模擬，并對(duì)入滲深度的理論模型和線性經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合效果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：不同質(zhì)地、不同結(jié)構(gòu)的土壤有其相應(yīng)適用的模型；入滲深度模擬以基于Horton入滲模型的理論公式更適用；與常規(guī)風(fēng)干含水率土壤制備土柱相比，采用含水率高的土壤制備入滲試驗(yàn)土柱，可顯著減小土壤的入滲速率。

土壤入滲；入滲深度；霍頓模型；剖面含水率

入滲是土壤水分運(yùn)動(dòng)的基本特性，是降雨產(chǎn)流、侵蝕、非點(diǎn)源污染等過(guò)程研究的重要依據(jù)，快速、準(zhǔn)確地測(cè)定和計(jì)算土壤入滲速率及其入滲深度具有重要意義[1]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了廣泛研究。Bodman等研究表明，土壤含水率對(duì)入滲過(guò)程的影響只存在于初期階段，表現(xiàn)為入滲速率隨含水率的增大而不斷減小，并且隨著入滲的進(jìn)行，這種影響越來(lái)越小，以至于可以忽略不計(jì)[2]。李貴玉以延安燕溝流域?yàn)樵囼?yàn)基地，闡述了不同土地利用類(lèi)型之間土壤入滲性能的差異[3]。Schwankl等研究了在溝灌條件下土壤的入滲性能，認(rèn)為可以采用在較短時(shí)間內(nèi)的入滲過(guò)程預(yù)測(cè)較長(zhǎng)時(shí)間的土壤入滲信息[4]。徐海芳采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)禹城綜合實(shí)驗(yàn)站的土壤參數(shù)（穩(wěn)定入滲率與入滲經(jīng)驗(yàn)指數(shù)）的空間變異程度進(jìn)行了分析研究[5]。夏江寶等總結(jié)了不同林地、草地、地形地貌、土地利用方式等外界條件對(duì)土壤入滲性能的影響，得出了不同外界條件下土壤入滲的變化規(guī)律[6]。

對(duì)于入滲深度的模擬和預(yù)測(cè)，可以采用更具機(jī)理性的垂直一維土壤水分運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型[7]，但該方法運(yùn)算耗時(shí)、復(fù)雜，在生產(chǎn)實(shí)際中更多地采用經(jīng)驗(yàn)型入滲模型。郭忠升等在對(duì)人工林地剖面土壤水分的長(zhǎng)期定位觀測(cè)和對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列定位觀測(cè)資料分析的基礎(chǔ)上，提出了自然條件下土壤水分入滲深度和入滲量的簡(jiǎn)易確定方法[8]；陳海波等以華南地區(qū)的3種土壤為試驗(yàn)材料進(jìn)行了噴灌入滲試驗(yàn)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了土壤入滲類(lèi)別識(shí)別模型，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸建立了灌溉水在各類(lèi)土壤中的入滲預(yù)測(cè)模型，并對(duì)模型進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證，得出入滲深度模型的預(yù)測(cè)深度與測(cè)試的入滲深度的誤差不超過(guò)20%[9]；管憲偉等基于入滲流量平衡，發(fā)現(xiàn)入滲深度和滲透系數(shù)成正比、與土壤干密度和孔隙率成反比，據(jù)此提出了估算降雨條件下邊坡入滲深度的計(jì)算公式[10]。從以上研究中可以看出，對(duì)于入滲量的研究較多，對(duì)于入滲深度的研究相對(duì)較少。據(jù)此，筆者根據(jù)實(shí)際測(cè)得的土壤水入滲數(shù)據(jù)，進(jìn)行入滲深度的動(dòng)態(tài)模擬研究。

1 材料與方法

1.1 供試土樣

試驗(yàn)于天津市武清區(qū)北靳莊試驗(yàn)區(qū)（117°1′E，39°22′N(xiāo)，海拔8 m）和天津農(nóng)學(xué)院西校區(qū)農(nóng)田水循環(huán)試驗(yàn)基地（116°57′E，39°08′N(xiāo)，海拔5.49 m）進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)均屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。北靳莊試驗(yàn)區(qū)：年平均氣溫為11.6 ℃，1月平均氣溫為-5.1 ℃，7月平均氣溫為26.1 ℃，年平均降水量為606 mm，土壤為中壤土，土質(zhì)疏松肥沃，適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，地下水埋深變幅在0.5～4.6 m之間。天津農(nóng)學(xué)院西校區(qū)（粉砂壤土）農(nóng)田水循環(huán)試驗(yàn)基地：試驗(yàn)區(qū)總面積為1 hm2，地下水埋深變幅在2.06～3.70 m之間。

在兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)選取具有代表性的地塊，從表層至50 cm深處依次取土，取樣方向均為垂直，將土樣帶回實(shí)驗(yàn)室去草、風(fēng)干、過(guò)篩（2 mm），測(cè)定風(fēng)干土壤含水率，試點(diǎn)分層土壤水分特征參數(shù)擬合值如表1所示（測(cè)試方法為離心機(jī)法（R11D2））。

表1 試點(diǎn)分層土壤水分特征參數(shù)擬合值表

試點(diǎn) 土層深度土壤水分特征曲線參數(shù)優(yōu)化擬合值 cmcm3?cm-3cm3?cm-3 天津市武清區(qū)北靳莊試驗(yàn)田0～200.369 70.033 00.020 61.115 8 20～400.364 90.045 20.014 61.155 1 40～600.358 00.031 00.051 01.161 7 60～800.395 30.046 00.011 01.182 9 天津農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)田0～300.391 00.023 00.052 41.169 0 30～1000.505 00.074 00.052 01.541 0 100～1300.473 00.079 00.014 91.251 0

1.2 試驗(yàn)裝置與測(cè)試方案

試驗(yàn)在天津農(nóng)學(xué)院水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用擾動(dòng)土進(jìn)行室內(nèi)土柱入滲試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備主要包括透明有機(jī)玻璃筒、基座、導(dǎo)水管，有機(jī)玻璃筒內(nèi)徑10 cm，高60 cm，基座高7 cm，利用導(dǎo)水管向外排水，試驗(yàn)裝置如圖1。

圖1 入滲試驗(yàn)裝置圖（單位：cm）

同步進(jìn)行4組試驗(yàn)，為確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每組設(shè)置重復(fù)試驗(yàn)，首先向基座內(nèi)加入砂礫，保證土壤的均勻下滲，便于排水，將準(zhǔn)備好的3個(gè)滲透筒與基座粘合。第一組試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)重復(fù)，相應(yīng)土柱編號(hào)為1、2、3，土柱高度50 cm，裝填土壤容重為1.3 g/cm3，風(fēng)干含水率為2.58%，分5層填土，每層10 cm，土重1 046.83 g；第二組、第三組、第四組試驗(yàn)均設(shè)2個(gè)重復(fù)，相應(yīng)土柱編號(hào)為4和5、6和7、8和9，土柱高度均為40 cm，裝填土壤容重為1.35 g/cm3。第二組試驗(yàn)土柱含水率上下一致，均為1.52%，分8層填土，每層5 cm，土重538.36 g；第三組試驗(yàn)，土柱的上半部分土壤含水率為1.52%，分4層填土，每層5 cm，土重538.36 g，土柱下半部分的土壤含水率為10%，分4層填土，每層5 cm，土重583.16 g；第四組試驗(yàn)，土柱上半部分土壤含水率為10%，分4層填土，每層5 cm，土重583.16 g，土柱下半部分土壤含水率為10%，分4層填土，每層5 cm，土重538.36 g。土柱基本情況如表2所示。

試驗(yàn)過(guò)程中用秒表定時(shí)，觀測(cè)水位的變化，始終保持水層高度在4～5 cm之間，當(dāng)水層高度下降到4 cm時(shí)，及時(shí)加水，使水層高度達(dá)到5 cm。觀測(cè)土柱濕潤(rùn)鋒變化情況，測(cè)量入滲深度時(shí)，沿土柱橫斷面十字方向選取4個(gè)測(cè)試點(diǎn)，記錄深度值，當(dāng)相鄰兩次加水時(shí)間相等時(shí)，入滲試驗(yàn)結(jié)束。

表2 試驗(yàn)土柱基本情況

試驗(yàn)組土柱編號(hào)土柱高度/cm容重/g?cm-3含水率/%每層加土重/g加土層數(shù) 一1、2、3501.32.581 046.835 二4、5401.351.52538.368 三6、7401.351.52（上20 cm）10.00（下20 cm）538.36583.1644 四8、9401.3510.00（上20 cm）1.52（下20 cm）583.16538.3644

1.3 入滲模型

入滲深度隨時(shí)間的變化過(guò)程主要有兩種描述方法，一種是基于Green-Ampt模型累計(jì)入滲量的入滲深度理論公式，第二種是基于累計(jì)入滲量的經(jīng)驗(yàn)線性公式，見(jiàn)表3。

表3 入滲量及入滲深度模型

項(xiàng)目模型公式 入滲深度理論公式 經(jīng)驗(yàn)公式 累計(jì)入滲量Philip Horton kostiakov-Lewis

其中累計(jì)入滲量可以采用多種公式進(jìn)行模擬，有理論的或經(jīng)驗(yàn)的入滲公式。理論公式主要包括Green-Ampt公式[11]、Philip公式、Smith公式和Parlange公式等，經(jīng)驗(yàn)公式主要包括kostiakov、Horton公式、Holtan公式、kostiakov-Lewis[12]等。本文選取Philip公式和Horton公式和kostiakov- Lewis公式（表3），分析累積滲入量與時(shí)間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行入滲深度的動(dòng)態(tài)模擬。

表3各式中參數(shù)采用最小二乘法擬合確定，其目標(biāo)函數(shù)（公式（1））為公式計(jì)算值與觀測(cè)值誤差的平方和最小。

2 結(jié)果與分析

2.1 累計(jì)入滲量的擬合結(jié)果分析

利用Philip、Horton、kostiakov-Lewis 3個(gè)模型對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果見(jiàn)表4。從每組試驗(yàn)中選取有代表性的土柱（第一組選3號(hào)土柱，第二組選5號(hào)土柱，第三組選6號(hào)土柱，第四組選8號(hào)土柱），結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，給出累計(jì)入滲量的擬合曲線，見(jiàn)圖2。

表4 3種入滲模型參數(shù)擬合結(jié)果

入滲模型土柱編號(hào) 123456789 PhilipS5.3678.3623.5458.98510.1179.85110.4720.6860.829 A0.0620.1090.081-0.098-0.089-0.096-0.1020.0120.013 R 20.999 20.998 20.998 10.983 70.974 10.983 40.974 50.985 10.983 1 R 2平均0.998 50.978 90.979 00.984 1 Horton/cm?min-10.1640.3140.1290.0190.0260.0290.0310.0180.021 /cm?min-10.8401.6470.4171.4211.6491.8582.25810.5344.748 β0.009 80.015 90.004 40.009 90.008 80.011 40.013 00.587 90.225 1 R 20.997 40.998 10.997 50.977 80.984 00.971 20.980 30.995 10.991 7 R 2平均0.997 70.980 90.975 80.993 4 kostiakov-LewisK3.9025.4012.55514.44423.48621.74923.79412.77513.535 α0.5850.4980.5780.4020.3390.3450.3990.0490.065 /cm?min-10.009 40.259 70.054 5-0.053 6-0.026 9-0.031 0-0.031 00.017 00.020 0 R 20.999 50.990 60.99 830.992 50.991 40.997 40.992 80.993 90.990 4 R 2平均0.996 10.992 00.99510.992 2

由表4可以看出，對(duì)于第一組試驗(yàn)（1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)），3個(gè)模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)（2）均在0.9以上，其中Philip模型的2最大，Horton模型的2適中，kostiakov-Lewis模型的2最小，可以看出對(duì)于北靳莊試點(diǎn)的土壤來(lái)說(shuō)，Philip模型的累計(jì)入滲量擬合效果最好；對(duì)于西校試驗(yàn)田的土壤，第二、三組Philip模型、kostiakov-Lewis擬合參數(shù)穩(wěn)滲率出現(xiàn)負(fù)值，不符合物理意義，3個(gè)模型的2均在0.9以上，差異較小，以Horton模型的累計(jì)入滲量擬合效果最好。

圖2 累計(jì)入滲量隨時(shí)間的變化過(guò)程（Horton）

從圖2可以看出，在相同時(shí)間內(nèi)，第四組試驗(yàn)（8號(hào)土柱）的累計(jì)入滲量明顯小于第一、二、三組試驗(yàn)土柱的入滲量；與第二組（5號(hào)土柱）和第三組（6號(hào)土柱）曲線比較，第一組試驗(yàn)（3號(hào)土柱）更早的達(dá)到穩(wěn)滲，在1 400 min前，累計(jì)入滲量小于5號(hào)、6號(hào)土柱，1 400 min后，累計(jì)入滲量明顯大于5號(hào)、6號(hào)土柱；5號(hào)、6號(hào)土柱的擬合曲線變化趨勢(shì)較為接近，二者的入滲規(guī)律相近。說(shuō)明第四組試驗(yàn)（上濕下干）土柱的制備，會(huì)明顯改變土壤的入滲特性；不同質(zhì)地、不同結(jié)構(gòu)的土壤具有不同的入滲規(guī)律。

2.2 入滲深度的模擬分析

在上述入滲模型參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立入滲深度隨時(shí)間的變化關(guān)系，根據(jù)入滲深度測(cè)試數(shù)據(jù)，擬合得到入滲深度模型的參數(shù)，如表5（理論模型）和表6（經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停┧荆鄳?yīng)的入滲深度擬合曲線見(jiàn)圖3（選取土柱同上）。

表5 入滲深度理論模型參數(shù)擬合結(jié)果

土柱編號(hào)PhilipHortonkostiakov-Lewis 10.390 50.998 00.390 00.996 60.392 20.998 6 20.399 90.994 90.404 10.986 80.371 20.995 1 30.399 60.998 20.402 40.994 70.400 80.998 0 平均值0.396 70.997 00.398 80.992 70.388 10.997 2 Cv0.013 50.001 90.003 00.005 60.053 90.002 1 40.356 30.997 20.393 00.986 00.372 10.999 2 50.360 70.993 70.434 30.979 30.409 90.988 3 平均值0.358 50.995 50.413 70.982 70.391 00.993 8 Cv0.008 70.002 50.070 60.004 80.068 40.007 8 60.384 90.977 00.463 70.939 20.366 30.964 7 70.306 90.986 20.384 50.983 60.417 70.989 8 平均值0.345 90.981 60.424 10.961 40.392 00.977 3 Cv0.159 50.006 60.132 10.032 70.127 60.018 2 80.369 10.963 80.365 90.970 70.366 30.960 7 90.413 90.933 90.408 20.952 40.417 70.955 3 平均值0.391 50.948 90.387 10.961 60.392 00.958 0 Cv0.08090.022 30.077 30.013 50.092 70.004 0

由圖3可以看出，圖3的擬合曲線變化趨勢(shì)與圖2一致，在同樣入滲時(shí)間條件下，8號(hào)土柱的入滲深度顯著小于其他3個(gè)土柱的入滲深度，表明試驗(yàn)土柱上半剖面含水率較大，會(huì)顯著減小土壤入滲速率和入滲數(shù)量（包括累計(jì)入適量和入滲深度）；第二組試驗(yàn)（3號(hào)土柱）與第三組試驗(yàn)（5號(hào)土柱）入滲深度接近；第一組試驗(yàn)土柱入滲深度接近500 mm，第二、三、四組試驗(yàn)土柱入滲深度接近400 mm，這與試驗(yàn)玻璃筒的高度有關(guān)。

圖3 入滲深度隨時(shí)間的變化過(guò)程（Horton）

由表5和表6可以看出，同一土柱入滲深度理論模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膹?fù)相關(guān)系數(shù)相等，表明兩者的擬合精度相同。另外，從參數(shù)的穩(wěn)定性來(lái)看，參數(shù)的變化比較穩(wěn)定，變化范圍為1.77～3.73之間，其變異系數(shù)變化范圍在0.037 6～0.225 6之間；參數(shù)的變化幅度較大，其變異系數(shù)變化范圍為-14.086 0～2.048 5，參數(shù)的值甚至出現(xiàn)負(fù)值，也就是說(shuō)當(dāng)入滲量為0時(shí)，入滲深度為負(fù)值，這不符合物理意義，因而入滲深度的理論模型明顯好于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

表6 入滲深度經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù)擬合結(jié)果

土柱編號(hào)PhilipHortonkostiakov-Levis ndR 2ndR 2ndR 2 12.5623.850.998 02.5030.610.996 62.5029.990.998 6 22.76-11.860.994 92.64-0.180.986 82.6829.140.995 1 32.5615.310.998 22.4526.820.994 72.5219.000.998 0 平均值2.629.100.997 02.5319.090.992 72.5726.050.997 2 Cv0.043 22.048 50.001 90.038 90.879 70.005 20.03760.234 90.001 9 42.7715.170.997 22.1454.110.986 02.97-15.920.999 2 52.5040.590.993 71.7750.510.979 32.63-10.680.988 3 平均值2.6327.880.995 51.9652.310.982 72.80-13.300.993 8 Cv0.072 20.644 70.002 50.134 00.048 70.004 80.086 5-0.278 60.007 8 62.5910.500.977 01.8446.420.939 22.73-36.970.964 7 73.58-12.840.986 22.3937.260.983 63.74-85.380.989 8 平均值3.08-1.170.981 62.1141.840.961 43.24-61.180.977 3 Cv0.225 6-14.086 00.006 60.182 00.154 70.032 70.219 0-0.559 50.018 2 83.2038.110.963 83.732.530.970 73.703.630.960 7 92.5353.540.933 92.9819.970.952 42.7230.410.955 3 平均值2.8645.830.948 93.3511.250.961 63.2117.020.958 0 Cv0.165 70.238 10.022 30.156 11.095 80.013 50.215 31.112 40.004 0

3 討論

關(guān)于農(nóng)田土壤入滲動(dòng)態(tài)模擬精度，周鑫洋等通過(guò)對(duì)天津農(nóng)學(xué)院西校區(qū)試驗(yàn)田非擾動(dòng)土進(jìn)行入滲試驗(yàn)，得出Horton模型適應(yīng)性較好[13]；范嚴(yán)偉等對(duì)陜西楊凌農(nóng)田土壤進(jìn)行試驗(yàn)研究，得出Philip模型的適應(yīng)性較好[14]；本研究所選土壤最適宜的入滲模型為Horton模型。表明不同的土壤適應(yīng)的模型不同，主要原因是不同土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)有較大差異。范嚴(yán)偉等認(rèn)為初始含水率越高，土壤入滲能力越小[14]；聶衛(wèi)波等采用陜西楊凌地區(qū)的土壤進(jìn)行入滲試驗(yàn)，得出在相同初始條件下累計(jì)入滲量隨初始含水量的增大而減小的結(jié)論[15]，這與本研究結(jié)果一致；任長(zhǎng)江等對(duì)媯水河流域平原區(qū)未受干擾的表層以下1 m土層的親水性土壤和山區(qū)表層斥水性土壤進(jìn)行入滲機(jī)理試驗(yàn)，得出初始含水率越高，相同時(shí)間內(nèi)入滲量越大的結(jié)論[16]。這與傳統(tǒng)的初始含水率越高，基質(zhì)吸力越小，入滲率越小的觀念相矛盾。對(duì)該結(jié)果的解釋?zhuān)伍L(zhǎng)江等認(rèn)為土壤團(tuán)聚體的快速濕潤(rùn)會(huì)產(chǎn)生致使團(tuán)聚體破碎的崩解力，土壤含水率越低團(tuán)聚體崩解對(duì)透水孔隙結(jié)構(gòu)的堵塞和擠壓越強(qiáng)，滲透能力降低幅度越大，由于土壤含水率增大，土壤黏聚力和內(nèi)摩擦角都隨之減小，團(tuán)聚體破碎程度也越小，團(tuán)聚體越多、水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均直徑越大，因而水分入滲也越快[16]。

對(duì)于土壤入滲深度的動(dòng)態(tài)模擬，主要有兩種模型，一種是理論模型，另一種是經(jīng)驗(yàn)線性模型，二者的擬合精度一致，但線性經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù)的穩(wěn)定性較差，尤其常數(shù)項(xiàng)變異較大。范文濤等和劉春成等均采用不同土壤進(jìn)行了室內(nèi)擾動(dòng)土入滲試驗(yàn)，認(rèn)為累計(jì)入滲量和水平濕潤(rùn)鋒呈良好的線性關(guān)系[17-18]。劉春成等建立的線性表達(dá)式中參數(shù)的變異系數(shù)為0.23，本文中線性公式參數(shù)的變異系數(shù)的變化范圍為0.037 6～0.225 6，二者較為接近，參數(shù)也出現(xiàn)負(fù)值，擬合精度均較高，與本研究結(jié)果一致，應(yīng)選擇理論模型更為合適。

4 結(jié)論

（1）不同質(zhì)地、不同結(jié)構(gòu)的土壤有相適應(yīng)的模型，對(duì)于累計(jì)入滲量，北靳莊土壤適宜的模型是Philip，天津農(nóng)學(xué)院西校區(qū)土壤適宜的模型是Horton模型。

（2）入滲深度的模擬宜選擇理論模型，其中Horton模型的擬合精度最高，穩(wěn)定性最好。

（3）與常規(guī)風(fēng)干含水率土壤制備的土柱相比，采用含水率高的土壤制備入滲試驗(yàn)土柱，會(huì)顯著減小土壤入滲速率。

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Dynamic simulation of soil infiltration depth in farmland based on laboratory experiments

YAO Li1,2, WANG Yang-ren1,2,Corresponding Author, ZHAN Guo-long3, NIU Shao-qing3

（1. College of Water Conservancy Engineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin City Water Saving Irrigation Technology and Equipment School and Enterprise Collaborative Innovation Key Laboratory, Tianjin 300384, China; 3. Dayu Water Saving（Tianjin）Co. Ltd., Tianjin 301712, China）

Infiltration is the basic characteristics of soil water movement, and it is an important basis for the study of rainfall runoff, erosion, non-point source pollution, etc. It is of great significance to quickly and accurately determine and calculate soil infiltration rate and its infiltration depth. In this paper, soil samples were taken from the Beijinzhuang experimental field in Wuqing District, Tianjin. The infiltration test was carried out indoors（water depth: 5 cm）. Based on the measured soil water infiltration data, the three models, Philip, Horton and kostiakov-Lewis, were used to fit the cumulative infiltration amount. On this basis, with the cumulative infiltration amount as the independent variable, the infiltration depth was simulated, and the fitting effects of the theoretical model and the linear empirical model were compared. The results showed that different soils have different models; the theoretical formula based on the Horton infiltration model is more suitable for the infiltration depth simulation; compared with the conventional air-dried soil with high moisture content, the infiltration test soil column prepared by using the soil with high moisture content significantly reduces the soil infiltration rate.

soil infiltration; infiltration depth; Horton model; section moisture content

1008-5394（2019）04-0083-06

10.19640/j.cnki.jtau.2019.04.017

S275

A

2019-01-17

天津市重點(diǎn)科技支撐項(xiàng)目（17YFZCSF00930）；天津市節(jié)水灌溉技術(shù)與裝備校企協(xié)同創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（17PTSYJC00110）；天津市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化與推廣項(xiàng)目（201701150）。

姚麗（1994-）女，碩士在讀，研究方向?yàn)樗Y源的高效利用。E-mail：lilili320yao@163.com。

王仰仁（1962-），男，教授，博士，現(xiàn)主要從事灌溉排水技術(shù)教學(xué)與科研等工作。E-mail：Wyrf@163.com。

責(zé)任編輯：宗淑萍