침투곡선에 의한 접근법

침투곡선에 의한 접근법

Green과 Amp는 Darcy의 토양 수분 이동 법칙을 기반으로 침투용량에 대한 관계를 제안했습니다. 침투 이론에 대한 광범위한 연구는 1930년대와 1940년대 중반에 수행되었습니다. Kostiakov과 Horton은 침투능력에 대한 경험적 관계를 제안했는데, 그 단순성 때문에 널리 사용되었습니다. 이후 1957년 Philip과 Holton에 의해 경험정 방정식이 공식화 되었습니다.

 

불포화 토양의 경우 플럭스(단위 시간당 단위 면적당 이동하는 물의 양) 방정식은 수분함량 함수인 Darcy의 법칙과 관련이 있습니다. 이 관계를 질량 보존의 방정식과 결합하면 다음과 같은 관계가 도출됩니다.

• θ : 토양의 수분 함량
• K : 유압 전도도
• h : 토양의 압력 수두
• z : 표면에서 양의 아래쪽으로 측정된 거리

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Richards 방정식으로 알려진 이 공식은 포화 및 불포화 토양을 통한 침투를 지배하는 방정식 입니다. Richards 방정식에 대한 정확한 분석 솔루션은 몇 가지 경우로 제한됩니다. 다양한 초기 및 경계조건에 대한 수치 해법이 개발되어 있습니다.

 

수치적 방법의 정교한 절차는 계산의 난이도, 시간 및 토양 특성 데이터 요구사항으로 인해 실제로의 실무 사용에는 제한적이었습니다. 반면 Green과 Amp의 간단한 방정식은 많은 연구자들의 새로운 관심 대상이 되고 있습니다.

 

또한 침투 곡선법에 대한 경험적 모델도 있습니다. 이러한 경험적 모델은 두 가지 유형이 있습니다. Kostiakov, Horton, Philip 모델에서 침투량은 시간의 함수로 표현되며, 강우강도가 침투 용량보다 크면 침투 과정 토지에 시간이 지남에 따라 급격히 감소합니다. 그러나 강우강도가 용량보다 작으면 실제 침투량과 잠재적 침투량의 비율에서 곡선의 감쇄가 더 적습니다. 따라서 용량 곡선의 조정이 필요합니다. Holton 모델은 침투량을 토양 수분 결핍과 연관시켜 강우 적용률에 대한 용량 곡선 조정 문제를 해결합니다. 수분 부족량(가용 저장량)은 침투된 물로 인해 시간이 지남에 따라 감소하며 침투 용량도 감소합니다. 하지만 Green-Amp 모델은 이론적 근거를 가지고 있지만 저장 개념에 기반하고 있습니다.