基于超渗产流的降雨型大孔隙土坡水分运移特性分析

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：李尚辉，阙云，翁斌，蒋振梁

单位：（1.福州外语外贸学院智能建造学院,2.福州大学土木工程学院,3.香港科技大学土木与环境工程系

摘要：为揭示强降雨作用下大孔隙土坡的水分运移特性，基于运动波方程和Green-Ampt模型，建立耦合坡面动态积水效应的双重渗透介质降雨边界表征方法；借助COMSOL Multiphysics中的多孔介质渗流和偏微分方程（PDE）模块对数值模型进行二次开发，并通过室内模型试验验证该计算方法的合理性。结果表明：大孔隙会延迟坡面产流的发生，与传统非饱和土坡相比，大孔隙土坡的最大积水深度减小了20.6%，坡内湿润锋深度增加了150%；坡面积水深度随大孔隙占比的增大而显著减小，水分交换系数与导水系数之比对积水深度无明显影响；随着大孔隙占比的增大，两域（基质域与大孔隙域）之间的水分交换量和交换深度显著增大，水分交换系数越大，两域间的水分互馈越强烈，导水系数之比主要影响水分交换峰值。大孔隙对水分运移的影响具有明显的时效性，在长历时降雨条件下，其对土坡可能带来的不利影响不容忽视。

关键词：大孔隙土坡,超渗产流,强降雨,二次开发,水分交换,双重渗透模型

基金资助：福建省自然科学基金面上项目(2023J011133)； 国家自然科学基金面上项目（41772297）