非均质包气带土壤含水率分布定量刻画及其模拟

王铭森; 邓斌; 张晚祺; 孙志坚; 刘延锋; 张林

doi:10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240256

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非均质包气带土壤含水率分布定量刻画及其模拟

更新时间：2026-11-05

- 非均质包气带土壤含水率分布定量刻画及其模拟
- Bulletin of Geological Science and Technology Vol. 44, Issue 3, Pages: 296-308(2025)
- 作者机构：
  
  1. 中国地质大学(武汉)环境学院
  2. 中国地质调查局天津地质调查中心(华北地质科技创新中心)
  3. 湖北省水利水电规划勘测设计院有限公司
  4. 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室
  5. 中国海洋大学环境科学与工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240256
  CLC： P641;S152.7
- Published：2025
- 稿件说明：
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王铭森, 邓斌, 张晚祺, et al. 非均质包气带土壤含水率分布定量刻画及其模拟[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2025, 44(3): 296-308.
DOI：

王铭森, 邓斌, 张晚祺, et al. 非均质包气带土壤含水率分布定量刻画及其模拟[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2025, 44(3): 296-308. DOI： 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240256.

摘要

包气带作为连接植被与地下水的重要纽带，其岩性结构是影响地下水生态功能的主要因子之一，而包气带结构中的弱透水夹层对来自地面的入渗水流具有延迟滞后、局部蓄水作用（上层滞水），尽管该部分水量很小，但对于极端干旱区植被生态的维持具有一定供水意义。为了探究包气带岩性结构如何影响土壤含水率分布，设计了均质土柱（O）、单薄夹层土柱（A）、单厚夹层土柱（B）以及双夹层土柱（C）4个土柱，开展了室内层状非均质土柱释水实验和入渗实验；依据物理实验开展了变饱和水流数值模拟。实验过程中，粉土夹层结构导致水分在夹层内部和夹层上下界面处滞留，形成了水分聚集区；相较于O柱，A柱、B柱和C柱释水过程持续时长分别增加了290

500

780 h，持水量分别增加了6.20

7.90

7.83 cm；数值模拟结果表明采用修正后的van Genuchten模型能更好地模拟层状土含水率剖面。细粒土夹层对入渗水下移特征会产生明显阻滞效应，水分主要滞留在夹层内部和夹层上下界面处，夹层厚度增大、层数增多会导致夹层内和夹层界面处均滞留更多水分，通过引入虚拟变量和毛细高度修正van Genuchten模型，并将其对应的相对渗透率方程分为三段式，可有效提升层状土壤含水率剖面模拟精度。

Abstract

关键词

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