上覆碳酸盐岩红土层对磷石膏水分运移的影响及Green-Ampt模型模拟

摘要

[目的]分析上覆碳酸盐岩红土对磷石膏入渗特性的影响机制，为西南喀斯特地区磷石膏堆场合理处置及利用提供科学依据。[方法]通过室内扁平土柱入渗试验研究3种磷石膏容重（1.2,1.3,1.4 g/cm³）和3种上覆土层厚度（0,6,12 cm）对磷石膏水分入渗过程的影响，并通过改进的分层型Green-Ampt模型进行入渗过程数值模拟。[结果]（1）6和12 cm覆土厚度处理下水分入渗到底部的时间差异不显著（p>0.05）,而在0与6 cm、0与12 cm覆土厚度处理下入渗时间差异显著（p<0.05）。覆土厚度为0 cm的初始入渗率、平均入渗率和稳定入渗率显著高于6,12 cm的初始入渗率、平均入渗率和稳定入渗率（p<0.05）,稳定入渗率随覆土厚度增大而显著减小。6,12 cm覆土厚度累积入渗量差异不显著（p>0.05）,其余覆土厚度之间累积入渗量差异显著（p<0.05）。（2）相同覆土厚度下，磷石膏容重对初始入渗率、平均入渗率和稳定入渗率的影响均不显著（p>0.05）。（3）湿润峰深度实测值与模拟值决定系数（R²）变化范围为0.951～0.995,均方根误差（RMSE）为12.174～40.856,平均绝对百分比误差（MAPE）为0.070～0.227。覆土6和12 cm时，累积入渗量实测值与模拟值决定系数（R²）变化范围为0.963～0.999,均方根误差（RMSE）为1.471～11.201,平均绝对百分比误差（MAPE）为0.046～0.169。[结论]磷石膏覆土与未覆土的土壤水分入渗特征存在显著差异，改进的分层型Green-Ampt模型能够用于模拟上覆土层条件下磷石膏的入渗过程。

关键词

覆土 / 磷石膏 / 水分运移 / Green-Ampt模型