利用Hydrus1D模拟分层土壤剖面的水流运动

董晓华 刘潇钧 彭 涛等

摘要 [目的]研究分层土壤水分运移规律，进行水分运移的数值模拟。[方法]利用Hydrus1D软件，通过设定不同上下边界条件，进行分层土壤的水分运移模拟。[结果]利用Hydrus1D软件可以模拟到水分运移中观测点的水头、含水量及土壤上表层流量的随时间的变化规律。[结论]水分运移中的地面边界流量、水头和含水量与降雨量的变化直接相关，科学可靠的气象数据对水分运移的模拟非常重要。

关键词Hydrus1D；水分运移；数值模拟

中图分类号S152.7文献标识码A文章编号0517-6611（2016）04-029-03

Hydrus1D Modeling Water Flow Transport in a Layered Soil Profile

DONG Xiaohua1，2，LIU Xiaojun1，PENG Tao1，2* et al （1.College of Hydrology and Environment Engineering，China Three Gorges University，Yichang，Hubei 443002； 2.Hubei Provincial Collaborative Innovation Center for Water Resource Security，Wuhan，Hubei 430072）

Abstract[Objective] The aim was to study the law of soil moisture movement and conduct numerical simulation. [Method] Using Hydrus1D software，by setting different upper and lower boundary conditions，soil movement in a layered soil was simulated.[Result] The variation law of water head，moisture content and soil upper surface flow with time was simulated by using Hydrus1D software.[Conclusion] Surface boundary flux，water head and water content are directly related to the change of rainfall.Scientific and reliable meteorological data is very important for the simulation of water movement.

Key wordsHydrus1D； Water flow； Numerical modeling

近年来，许多学者对滴灌条件下土壤中水分水平和垂直运移的变化过程进行了研究。土壤中水分的运移过程一般都是拋物线型的二阶线性偏微分方程，其解法一般可分为解析解、半解析解及数值解3种[1]。水分在土壤中的运移过程是十分复杂的，只有对复杂问题加以抽象和提炼简化，限定在简单的边界条件下才能有解析解，而对于复杂问题和复杂的边界条件，就需要借助半解析解或数值方法。水分在非饱和土壤中的运移规律，由于空间和时间上的强烈变异性，需要采用直接大量的测量工作，复杂累赘，试验结果也存在明显的不确定性。土壤在水平和垂直方向的空间变异性和非均匀性也限制了测量数据在实际中的应用。利用软件对水分运移进行数值模拟具有极强的便利性。采用数值拟合进行求解，更加便利和容易[2]。

目前，对一维积水入渗的研究已取得较大进展。……