土壤水分运动基本规律-水文学原理（第2版）

根据含水率的不同，土壤可分为饱和与非饱和两种状态。同样，土壤水分也可分为饱和流与非饱和流运动。当土壤所有孔隙都充满水，水分会由于重力和压力作用，向土壤深层或横向运动，这就是土壤水的饱和流运动。如果只有毛管等小孔隙充满水，土壤水分主要在基质势和重力势作用下运动，即为土壤水的非饱和流运动。

1.饱和土壤中的水分流动

饱和土壤水分运动方程是1856年由法国水利工程师达西（Darcy）提出，因而也称为达西定律，其表达式为

式中：q为饱和土壤中沿L方向的渗流流速，cm／d；Ks为饱和土壤渗透系数，也称水力传导度，cm／d；ψ为饱和土壤的总水势，cm；L为渗流方向上的距离，cm；∂ψ/∂L为水势梯度。由于势能梯度随水流距离增长而变小，故为负值。

均质三维饱和土壤水流的达西定律可写成如下形式：

对于饱和土壤来说，Ks为常数，即水流流速与水势梯度的一次方呈正比。因此，达西定律也称为土壤水运动的线性定律。

2.非饱和土壤中的水分运动规律(https://www.xing528.com)

尽管达西定律是在饱和土壤条件下提出的，但经证明，也同样适用于非饱和土壤的水流运动，其表达式为

式中：q为非饱和土壤中沿L方向的渗流流速，cm／d；K（θ）为非饱和土壤渗透系数。其余符号意义同前。

均质三维非饱和土壤水流的达西定律为

垂直一维非饱和土壤水流的达西定律为

水平一维非饱和土壤水流的达西定律为

以上公式中，K（θ）随土壤含水率增加而增加。当含水率达到饱和时，K（θ）=Ks。