基于ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型的黃土積雨入滲數(shù)值模擬研究

摘 要：為了研究積雨條件下黃土水分入滲規(guī)律，設(shè)置室內(nèi)黃土土柱積雨入滲試驗，采用ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型對積雨入滲規(guī)律進(jìn)行模擬，利用均方根誤差（ＳＲＭＥ）、納什效率系數(shù)（ＳＮＥ）對模擬精度進(jìn)行評價，采用單因素擾動法對土壤水分特征參數(shù)的敏感性進(jìn)行分析。結(jié)果表明：土壤含水率模擬值與試驗實測值變化趨勢一致，兩者誤差很小，ＳＲＭＥ為０．０１１～０．０１７，除土柱深度為２０ ｃｍ 對應(yīng)的ＳＮＥ值小于０．９００ 外，其余ＳＮＥ值均大于０．９００，模擬效果較好。土壤水分特征參數(shù)對模擬結(jié)果影響排序為θｓ ＞ｋｓ ＞ｎ＞α＞θｒ，θｓ 和α 擾動與模擬結(jié)果負(fù)相關(guān)，ｋｓ、ｎ、θｒ擾動與模擬結(jié)果正相關(guān)，土壤淺層積雨入滲規(guī)律受參數(shù)擾動的影響較小，隨著土柱深度增加，對參數(shù)的敏感性逐漸提高，參數(shù)變化對模擬結(jié)果的影響逐漸增大。

關(guān)鍵詞：黃土；積雨；數(shù)值模擬；入滲規(guī)律；參數(shù)敏感性

中圖分類號：ＴＵ４４４；Ｓ１５２．７＋ ２ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２３

引用格式：雷磊，王曉東，鄭樹海，等．基于ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型的黃土積雨入滲數(shù)值模擬研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：１３８－１４２．

土壤水分入滲規(guī)律一直以來都是滑坡災(zāi)害研究的熱點(diǎn)之一［１－３］ ，研究方法有野外監(jiān)測、室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬［４－５］ 。野外監(jiān)測和室內(nèi)試驗方法耗時長、成本高，數(shù)值模擬方法在克服傳統(tǒng)方法缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具有可以對大數(shù)據(jù)量、多工況等進(jìn)行模擬的優(yōu)點(diǎn)，工作效率大大提高。ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型的精確性、適用性高，具有內(nèi)置參數(shù)優(yōu)化的功能，因此被廣泛應(yīng)用于土壤水分入滲規(guī)律的模擬研究［６－７］ 。例如：Ｙｉ 等［８］ 在室內(nèi)土柱試驗的基礎(chǔ)上，借助ＨＹＤＲＵＳ 軟件模擬了黃土有無孔洞條件下的土壤水分入滲過程，發(fā)現(xiàn)黃土孔洞可以有效增加淺層土壤的儲水量；曹叢伍［９］ 運(yùn)用ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ模型模擬了黃土水分入滲過程中含水率隨剖面深度的變化規(guī)律，所得模擬值與實測值的變化趨勢基本一致；張煒等［１０］ 基于ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型建立生物滯留設(shè)施模型，研究了生物滯留設(shè)施的水文調(diào)控功能。然而，目前有關(guān)積雨條件下水分入滲規(guī)律的土柱試驗及數(shù)值模擬研究極為少見。利用ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型模擬土壤水分運(yùn)動時，土壤水分特征參數(shù)的確定至關(guān)重要，但目前對不同土壤深度的各擾動參數(shù)對水分入滲規(guī)律的影響研究較少。