基于ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型的黄土积雨入渗数值模拟研究

摘 要：为了研究积雨条件下黄土水分入渗规律，设置室内黄土土柱积雨入渗试验，采用ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型对积雨入渗规律进行模拟，利用均方根误差（ＳＲＭＥ）、纳什效率系数（ＳＮＥ）对模拟精度进行评价，采用单因素扰动法对土壤水分特征参数的敏感性进行分析。结果表明：土壤含水率模拟值与试验实测值变化趋势一致，两者误差很小，ＳＲＭＥ为０．０１１～０．０１７，除土柱深度为２０ ｃｍ 对应的ＳＮＥ值小于０．９００ 外，其余ＳＮＥ值均大于０．９００，模拟效果较好。土壤水分特征参数对模拟结果影响排序为θｓ ＞ｋｓ ＞ｎ＞α＞θｒ，θｓ 和α 扰动与模拟结果负相关，ｋｓ、ｎ、θｒ扰动与模拟结果正相关，土壤浅层积雨入渗规律受参数扰动的影响较小，随着土柱深度增加，对参数的敏感性逐渐提高，参数变化对模拟结果的影响逐渐增大。

关键词：黄土；积雨；数值模拟；入渗规律；参数敏感性

中图分类号：ＴＵ４４４；Ｓ１５２．７＋ ２ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２３

引用格式：雷磊，王晓东，郑树海，等．基于ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型的黄土积雨入渗数值模拟研究［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（７）：１３８－１４２．

土壤水分入渗规律一直以来都是滑坡灾害研究的热点之一［１－３］ ，研究方法有野外监测、室内试验和数值模拟［４－５］ 。野外监测和室内试验方法耗时长、成本高，数值模拟方法在克服传统方法缺点的基础上，具有可以对大数据量、多工况等进行模拟的优点，工作效率大大提高。ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型的精确性、适用性高，具有内置参数优化的功能，因此被广泛应用于土壤水分入渗规律的模拟研究［６－７］ 。例如：Ｙｉ 等［８］ 在室内土柱试验的基础上，借助ＨＹＤＲＵＳ 软件模拟了黄土有无孔洞条件下的土壤水分入渗过程，发现黄土孔洞可以有效增加浅层土壤的储水量；曹丛伍［９］ 运用ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ模型模拟了黄土水分入渗过程中含水率随剖面深度的变化规律，所得模拟值与实测值的变化趋势基本一致；张炜等［１０］ 基于ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型建立生物滞留设施模型，研究了生物滞留设施的水文调控功能。然而，目前有关积雨条件下水分入渗规律的土柱试验及数值模拟研究极为少见。利用ＨＹＤＲＵＳ－１Ｄ 模型模拟土壤水分运动时，土壤水分特征参数的确定至关重要，但目前对不同土壤深度的各扰动参数对水分入渗规律的影响研究较少。