基于ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型的黃土積雨入滲數值模擬研究

摘 要：為了研究積雨條件下黃土水分入滲規律，設置室內黃土土柱積雨入滲試驗，采用ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型對積雨入滲規律進行模擬，利用均方根誤差（ＳＲＭＥ）、納什效率系數（ＳＮＥ）對模擬精度進行評價，采用單因素擾動法對土壤水分特征參數的敏感性進行分析。結果表明：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。土壤水分特征參數對模擬結果影響排序為θｓ ＞ｋｓ ＞ｎ＞α＞θｒ，θｓ 和α 擾動與模擬結果負相關，ｋｓ、ｎ、θｒ擾動與模擬結果正相關，土壤淺層積雨入滲規律受參數擾動的影響較小，隨著土柱深度增加，對參數的敏感性逐漸提高，參數變化對模擬結果的影響逐漸增大。

關鍵詞：黃土；積雨；數值模擬；入滲規律；參數敏感性

中圖分類號：ＴＵ４４４；Ｓ１５２．７＋ ２ 文獻標志碼：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值模擬研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：１３８－１４２．

土壤水分入滲規律一直以來都是滑坡災害研究的熱點之一［１－３］ ，研究方法有野外監測、室內試驗和數值模擬［４－５］ 。野外監測和室內試驗方法耗時長、成本高，數值模擬方法在克服傳統方法缺點的基礎上，具有可以對大數據量、多工況等進行模擬的優點，工作效率大大提高。ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型的精確性、適用性高，具有內置參數優化的功能，因此被廣泛應用于土壤水分入滲規律的模擬研究［６－７］ 。例如：Ｙｉ 等［８］ 在室內土柱試驗的基礎上，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，發現黃土孔洞可以有效增加淺層土壤的儲水量；曹叢伍［９］ 運用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施模型，研究了生物滯留設施的水文調控功能。然而，目前有關積雨條件下水分入滲規律的土柱試驗及數值模擬研究極為少見。利用ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型模擬土壤水分運動時，土壤水分特征參數的確定至關重要，但目前對不同土壤深度的各擾動參數對水分入滲規律的影響研究較少。