不同入滲模型對LID措施效能評價的影響研究

葛有成, 唐雙成， 單正清, 許 青, 趙文宇， 陳 鋒

(1.揚州大學 水利科學與工程學院， 江蘇 揚州 225009； 2.南通市通州區(qū)金沙街道水利站， 江蘇 南通 226300)

1 研究背景

近年來，隨著城市化進程的加快，硬化的不透水下墊面極速擴張，使得地表徑流的匯集時間縮短、徑流峰值流量和總量驟增，直接引發(fā)了城市洪澇頻發(fā)和水生態(tài)惡化等問題[1-2]。而采用單一的徑流快速排除模式，通過提高排水管網(wǎng)的設(shè)計標準無法徹底地解決城市內(nèi)澇問題，還轉(zhuǎn)移了本可以補給地下水的雨水資源，與區(qū)域開發(fā)前的原有水文機制不相符[3]。又因城市雨水徑流具有隨機性強、分布面廣等特點，低影響開發(fā)(low impact development, LID)雨水管理理念開始在世界各地逐步地被接受并推廣[4-5]。LID理念摒棄以往對徑流的快速排除機制，強調(diào)通過源頭控制、過程管理以及末端調(diào)蓄措施維持和保護場地天然的水文功能，有效緩解快速城市化引發(fā)的洪澇災害頻發(fā)和污染加劇等問題[6-8]。2013年，我國提出建設(shè)“自然積存、自然滲透、自然凈化”的海綿城市，LID措施是海綿城市理念的核心源頭控制措施[9-11]，隨著海綿城市建設(shè)的推廣，國內(nèi)針對LID措施的研究與應用逐步深入。

隨著雨水花園、透水鋪裝[12-13]等各種LID措施的廣泛應用，有關(guān)LID措施滯蓄入滲能力的研究也不斷得以深入。侯精明等[14]采用SWMM(storm water management model)模型內(nèi)嵌的Horton模型模擬了在不同土壤條件下，LID措施對徑流調(diào)控效果的影響，結(jié)果表明，LID措施在飽和狀態(tài)和半飽和狀態(tài)下的徑流削減能力明顯小于自然狀態(tài)下的徑流削減能力。唐雙成等[13]采用平均入滲率來研究雨水花園的滯蓄能力，結(jié)果表明，雨水花園在入滲率和設(shè)計深度一定時，溢流時間與匯流面積比及雨強有關(guān)。石寶山等[15]研究了基于Green-Ampt和穩(wěn)定入滲兩種不同模型下的城市內(nèi)澇模擬，結(jié)果表明，相對于穩(wěn)定入滲模型，Green-Ampt在頻率為1、10、50 a的降雨條件下，內(nèi)澇積水分別減少28.41%、21.04%、15.02%，模型模擬結(jié)果受降雨強度影響變化更加明顯。隨著海綿城市理念的發(fā)展與相關(guān)研究的愈加深入，各種不同入滲模型被廣泛地應用于LID措施設(shè)計和效能評價中。相關(guān)規(guī)范[16]及一些研究對于入滲量的計算常采用穩(wěn)定入滲模型，基于SWMM模型的城市雨洪研究中普遍使用了模型自帶的Horton入滲模型[14,17]，還有學者在城市雨洪的研究中嘗試了Green-Ampt模型[15]。但在LID措施設(shè)計和效能評價時，不同入滲模型之間的差異性研究還相對較少。

穩(wěn)定入滲模型和Horton模型是經(jīng)驗模型，Green-Ampt模型是半經(jīng)驗半理論模型，采用不同入滲模型計算LID措施的滯蓄效果存在一定差異。本文采用MATLAB編程建立LID措施的水量平衡計算模型，入滲過程選擇穩(wěn)定入滲模型、Horton入滲模型和Green-Ampt入滲模型并基于揚州市土壤實測數(shù)據(jù)，對比分析在不同雨強、不同前期土壤含水率情況下該3種入滲模型計算LID措施滯蓄能力的差異，并討論不同入滲模型的特點和適用范圍，研究結(jié)果可為LID措施的精確設(shè)計提供參考依據(jù)。

2 模型建立與評價

2.1 模型建立

2.1.1 穩(wěn)定入滲模型 穩(wěn)定入滲模型設(shè)定一恒定入滲率is，土壤含水量達到了飽和含水量時，入滲率為最小值，土壤入滲率近似為常數(shù)，對應的累積入滲量Ws計算式如下：

Ws=is·A·T+H·A

(1)

式中：Ws為累積入滲量，cm·m2；is為穩(wěn)定入滲率，cm/min；A為LID措施面積，m2；t為入滲持續(xù)時間，min；H為LID措施表層蓄水深度，cm。

2.1.2 Horton入滲模型 Horton模型的入滲率由初始入滲率、穩(wěn)定入滲率和折減系數(shù)決定。土壤含水量直接影響其入滲性能，隨著降雨歷時的延長，深部土體的含水率增大，入滲率逐漸減小，入滲達到穩(wěn)定[18]。Horton入滲公式依據(jù)入滲率隨時間變化建立如下經(jīng)驗方程：

ih(t)=is+(i0-is)e-βt

(2)

式中：ih(t)為Horton模型t時刻瞬時入滲率，cm/min；is為穩(wěn)定入滲率，cm/min；i0為初始入滲率，cm/min；t為入滲持續(xù)時間，min；β為折減系數(shù)。

將公式(2)對時間t進行積分，得到累積入滲量Ih的表達式：

(3)

式中：Ih為Horton模型累積入滲量，cm·m2。

2.1.3 Green-Ampt入滲模型 Green-Ampt入滲模型假設(shè)土壤剖面中存在一個很陡的濕潤峰面，濕潤峰面到土壤表面的土壤為飽和區(qū)，飽和區(qū)為恒定的飽和含水率θs，同時濕潤峰處土壤吸力Sf固定不變；濕潤鋒之下的土壤為干土區(qū)，干土區(qū)均為初始土壤含水率θ0[19-20]。根據(jù)達西定律，可以推導出入滲率為：

(4)

式中：ig為Green-Ampt模型瞬時入滲率，cm/min；Ks為土壤飽和導水率，cm/min；θs為土壤飽和含水率；θ0為土壤初始含水率；Sf為土壤濕潤峰平均水吸力，cm；I為累積入滲量，cm·m2。

為解決公式(4)中ig只有隱函數(shù)解的問題，Philip于1985年提出了大毛管特征長度(L)概念，或者稱為臨界壓力或半吸力長度。張振華等[21]利用該概念推求了Green-Ampt模型入滲率顯式近似解，利用公式(4)得出入滲率ig和入滲量Ig的表達式：

(5)

(6)

式中：Δθ為土壤含水率變化量；b為介于0.5～π/4之間的常數(shù)，其值取決于土壤水擴散率函數(shù)的形狀；Ig為Green-Ampt模型累積入滲量，cm·m2。

2.1.4 溢流時間確定 假設(shè)為平均雨強條件，則降雨歷時內(nèi)的總?cè)肓髁繛椋?/p>

Wr=μ·T·R·A(B+1)

(7)

式中：Wr為入流量，cm·m2；R為平均雨強，cm/min；T為入流持續(xù)時間，min；B為匯流面積比；A為LID措施面積，m2；μ為徑流系數(shù)。

LID措施面對設(shè)計降雨時，正好未發(fā)生溢流，此時，入流量Wr等于總滯蓄水量Wx，溢流發(fā)生時間點t等于入流持續(xù)時間T。求解溢流發(fā)生時間點t對LID措施設(shè)計以及LID措施滯蓄能力評價至關(guān)重要。當t>T時，LID措施未產(chǎn)生溢流，則有Wx=Wr。當t

Wx=I+A·H

(8)

式中：Wx為總滯蓄水量，cm·m2；I為累積入滲量，cm·m2；H為LID措施的蓄水深，cm；A為LID措施的面積，m2。

基于以上理論公式，得出不同入滲模型對應的溢流發(fā)生時間t的計算公式，如表1所示。

表1 不同入滲模型的溢流發(fā)生時間t計算公式

2.2 模型評價參數(shù)

模型的精度是衡量可靠性的重要指標，本文采用相關(guān)指數(shù)R2作為評估模型擬合可靠程度的指標，計算過程中采用平均絕對誤差(mean absolute error,MAE和平均相對誤差(relative error,RE)兩個指標將不同模型的入滲率擬合誤差量化，作為比較模型之間入滲率誤差大小的依據(jù)，具體計算公式如下：

(1)相關(guān)指數(shù)(R2)。

(9)

(2)平均絕對誤差(MAE)。

(10)

式中：xi為實測值；x為模擬值；n為樣本個數(shù)。

(3)平均相對誤差(RE)。

(11)

3 結(jié)果與分析

3.1 模型參數(shù)擬合

為研究選用不同入滲模型對LID措施蓄滲效果計算的影響，依據(jù)揚州地區(qū)積水入滲實驗實測的入滲過程，基于兩種不同初始入滲率的干濕條件，使用MATLAB軟件擬合，確定穩(wěn)定入滲模型、Horton入滲模型以及Green-Ampt入滲模型在不同土壤含水率狀況下的對應計算參數(shù)值。干燥條件的初始入滲率為0.25 cm/min，濕潤條件的初始入滲率為0.15 cm/min。

圖1為揚州地區(qū)土壤實測入滲率變化過程。由圖1可知，入滲率隨入滲歷時逐漸減小，約1 h后，入滲率穩(wěn)定在0.05 cm/min左右，入滲過程進入穩(wěn)定入滲階段，因而取穩(wěn)定入滲率為0.05 cm/min。擬合Horton和Green-Ampt兩種模型時，依照干燥、濕潤兩種條件下的不同初始入滲率分別擬合。

圖1 揚州地區(qū)土壤實測入滲率變化過程

在干燥與濕潤條件下分別對Horton模型和Green-Ampt模型進行擬合， 圖2為該兩個模型分別在干燥和濕潤條件下的入滲率隨入滲歷時變化過程擬合結(jié)果與實測值比較。折減系數(shù)β為Horton模型中表示入滲率衰減的經(jīng)驗系數(shù)，多數(shù)研究在應用Horton模型時，一般采用土壤自然干燥狀態(tài)下擬合的β值，未考慮濕潤土壤下擬合的折減系數(shù)對模型的影響。本研究中干燥條件下Horton模型擬合的折減系數(shù)為0.059，濕潤條件下擬合的折減系數(shù)為0.028，因此，將干燥土壤條件擬合β的Horton模型定義為Horton(0.059)模型，濕潤條件下擬合β的Horton模型定義為Horton(0.028)模型，同時在濕潤條件下進行比較分析(圖2(b))。

圖2 不同模型在干燥和濕潤條件下對入滲率隨入滲歷時變化過程的擬合結(jié)果與實測值比較

圖2(a)為干燥條件的擬合結(jié)果，Horton模型擬合的折減系數(shù)β值為0.059，擬合曲線的相關(guān)指數(shù)R2為0.80，Green-Ampt模型擬合得出濕潤峰平均水吸力Sf為30 cm，土壤飽和導水率Ks為0.03 cm/min，土壤含水率變化量Δθ為0.2，系數(shù)b為0.5，擬合曲線的相關(guān)指數(shù)R2為0.86。圖2(b)為濕潤條件下的擬合結(jié)果，濕潤條件下Horton模型擬合的折減系數(shù)β值為0.028，擬合曲線的相關(guān)指數(shù)R2為0.70，而使用干燥條件下擬合的β值時，Horton模型擬合曲線的相關(guān)指數(shù)R2為0.66。濕潤條件下的Green-Ampt模型沿用干燥條件下擬合的濕潤峰平均水吸力Sf，飽和入滲系數(shù)Ks等參數(shù)值，僅重新擬合相同濕潤前期條件下土壤水分變化率Δθ，結(jié)果為0.12，擬合曲線的相關(guān)指數(shù)R2為0.59?？傮w上看，Horton模型和Green-Ampt模型的入滲率擬合曲線總體趨勢接近，在濕潤條件下，Horton(0.028)模型擬合曲線整體位于Horton(0.059)模型擬合曲線之上(圖2(b))，折減系數(shù)β的減小使模型的入滲率模擬結(jié)果整體變大。考慮到實際中入滲過程可能受到多因素的綜合影響，以上擬合結(jié)果可用于分析后續(xù)不同入滲模型對LID措施蓄滲性能的影響。

3.2 不同入滲模型對LID措施滯蓄效果模擬的差異

通過對比3種入滲模型在不同前期條件下的入滲率、溢流發(fā)生時間和滯蓄總量，分析并討論不同入滲模型對LID措施滯蓄效果模擬的差異。濕潤條件下，考慮不同土壤含水率擬合的折減系數(shù)β對Horton模型的影響，對濕潤條件下β值的Horton(0.059)模型與干燥條件下β值的Horton(0.028)模型的模擬結(jié)果分別進行分析。LID措施的表層蓄水深度取10 cm；匯流面積比取10 ∶1；考慮到城市中多為不透水硬化面，徑流系數(shù)取0.9。

3.2.1 入滲率 通過計算各入滲模型入滲率模擬值與實測值的平均絕對誤差、平均相對誤差及相關(guān)指數(shù)，分析不同入滲模型對LID措施入滲率的模擬精度。各入滲模型在干燥和濕潤條件下對入滲率模擬值的誤差及擬合相關(guān)指數(shù)如表2所示。

表2 各入滲模型在干燥和濕潤條件下對入滲率模擬值的誤差及擬合相關(guān)指數(shù)

由表2可看出，干燥條件下，Green-Ampt模型的相關(guān)評價參數(shù)優(yōu)于Horton模型，Green-Ampt模型入滲率模擬值的平均相對誤差比Horton模型小20.1%，平均絕對誤差比Horton模型小0.007 cm/min；濕潤條件下，Green-Ampt模入滲率模擬值型的平均相對誤差及平均絕對誤差相對于濕潤條件下β值的Horton(0.059)模型仍然更小，Horton(0.059)模型相較于Green-Ampt模型，入滲率模擬值的平均相對誤差大3.0%，平均絕對誤差大0.001 cm/min。濕潤條件下β值的Horton(0.028)模型的各項擬合指標相對Horton(0.059)模型和Green-Ampt模型均更優(yōu)。相較于干燥條件，濕潤條件下Green-Ampt模型的誤差略有擴大，平均相對誤差增大了5.0%，平均絕對誤差增大了0.005 cm/min。濕潤條件下的兩種Horton模型比干燥條件的誤差均有減小，相較于干燥條件，Horton(0.059)模型平均相對誤差減小了12.1%，平均絕對誤差減小了0.001 cm/min；Horton(0.028)模型平均相對誤差減小了19.1%，平均絕對誤差減小了0.007 cm/min。

通過上述比較可知，Green-Ampt模型在干燥條件下相較于Horton模型誤差更小，而濕潤條件下Horton(0.028)模型的精度略高。相比干燥條件，濕潤條件下Green-Ampt模型的計算誤差明顯增大，而Horton模型的計算誤差均有所減小。

3.2.2 溢流發(fā)生時間 當LID措施表層深度蓄滿時，雨水徑流繼續(xù)入流會發(fā)生溢流。圖3展示了干燥和濕潤條件下，不同入滲模型計算LID措施的溢流發(fā)生時間隨雨強的變化情況，其中，圖3(b)中對在濕潤條件下區(qū)分干燥條件下β值的Horton(0.059)模型和濕潤條件下β值的Horton(0.028)模型分別進行分析。

圖3 不同模型在干燥和濕潤條件下對溢流發(fā)生時間隨雨強變化過程的計算結(jié)果

由圖3可看出，無論在干燥還是濕潤條件下，在降雨強度較小時，不同入滲模型計算的溢流發(fā)生時間差別明顯，隨著降雨強度的增大，不同模型計算的溢流發(fā)生時間差值變?。划斀涤陱姸仍龃笾?.13 cm/min以上時，不同土壤前期條件下、不同模型計算的溢流發(fā)生時間絕對差值很小，均小于1.0 min。

各入滲模型計算的溢流發(fā)生時間的差別與降雨強度有關(guān)。在圖3(a)所示干燥條件下，降雨強度分別為0.01、0.07和0.13 cm/min時，3種模型計算的溢流發(fā)生時間的最大差值分別為93.76、3.59和1.15 min。在圖3(b)所示濕潤條件下，降雨強度分別為0.01、0.07和0.13 cm/min時，包括Horton(0.028)模型在內(nèi)的4種模型計算的溢流發(fā)生時間的最大差值分別為118.94、2.18和0.73 min；不包括Horton(0.028)模型時，其他3種模型計算的溢流發(fā)生時間的最大差別分別為80.67、1.68和0.73 min?？梢?，3種模型計算的溢流發(fā)生時間的差值隨降雨強度的增大逐漸減小，但Horton(0.028)模型在降雨強度較小時與其他模型差別較大，相比于不考慮Horton(0.028)模型的情況，在降雨強度為0.01 cm/min時，模型間差值擴大了47.4%，該差值隨降雨強度的增大而減小，在降雨強度大于0.13 cm/min時，各模型間的差值沒有擴大。

各入滲模型計算的溢流時間的差值也與土壤的干濕條件有關(guān)。當降雨強度為0.01 cm/min時，在考慮Horton(0.028)模型的情況下，濕潤條件下各模型計算的溢流發(fā)生時間的最大差值相較于干燥條件下增大了27%，在不考慮Horton(0.028)模型的情況下，最大差值相比干燥條件下減小了14.0%；降雨強度為0.07和0.13 cm/min時，濕潤條件下各模型計算的溢流發(fā)生時間的最大差值相較于干燥條件下分別減小了39.0%和37.0%。可見，降雨強度較小時，Horton(0.028)模型計算的溢流時間相比其他模型更長，而導致了差值擴大，但這種差值擴大會隨著降雨強度的增大而消失。因此，3種模型之間計算的溢流時間差值會隨著降雨強度的增大和土壤前期含水率的提高而減小，但差異主要受降雨強度的影響。

3.2.3 滯蓄總量 當溢流發(fā)生時，LID措施處于積水入滲狀態(tài)，此時，LID措施的滯蓄效果僅與其自身入滲能力有關(guān)。LID措施發(fā)生溢流時的滯蓄總量等于其累計入滲量與LID措施表層蓄水量之和。各入滲模型在干燥和濕潤條件下計算的不同降雨歷時滯蓄總量如圖4所示。為區(qū)分不同土壤含水狀況，圖4中降雨歷時分別選取30、60和120 min。圖4(b)中對濕潤條件下區(qū)分干燥條件下β值的Horton(0.059)模型和濕潤條件下β值的Horton(0.028)模型分別進行分析。

圖4 各入滲模型在干燥和濕潤條件下計算的不同降雨歷時滯蓄總量

由圖4可看出，各模型計算的滯蓄總量的相對大小受土壤含水率和降雨歷時的影響。在干燥條件下(圖4(a))，穩(wěn)定入滲模型計算的滯蓄總量始終最小，Green-Ampt模型計算的滯蓄總量在短歷時情況下大于Horton模型，隨降雨歷時的增長，Horton模型計算的滯蓄總量逐漸超過Green-Ampt模型的計算值。如降雨歷時為30 min時，Green-Ampt模型計算的滯蓄總量比Horton模型的計算值高2.4%，而降雨歷時為120 min時，比Horton模型的計算值小0.5%。在濕潤條件下(圖4(b))，Horton(0.028)模型計算的120 min降雨歷時的滯蓄總量達19.45 cm·m2，大于干燥條件下所有模型的滯蓄總量計算值，反映了Horton(0.028)模型的計算入滲率較大，使得計算的滯蓄總量也較大。Green-Ampt模型計算的滯蓄總量在降雨歷時為30 min時，比Horton(0.059)模型大5.4%，比Horton(0.028)模型大0.5%，而降雨歷時達到120 min時，比Horton(0.059)模型小2.8%，比Horton(0.028)模型小13.1%。隨著降雨歷時的增長，Green-Ampt模型計算滯蓄總量逐漸小于Horton模型，且隨著土壤前期含水率的提高，這種趨勢更加明顯。

在干燥條件下(圖4(a))，降雨歷時為30、60、120 min時，3種模型計算的滯蓄總量最大差值分別為3.1、3.6、3.4 cm·m2；在濕潤條件下(圖4(b))，降雨歷時為30、60、120 min時，不考慮Horton(0.028)的3種模型計算的滯蓄總量最大差值分別是2.1、2.1、1.7 cm·m2，相比干燥條件下分別減小了32.3%，41.7%，50.0%，考慮Horton(0.028)模型時，3種模型計算的滯蓄總量最大差值分別為2.1、2.9、3.4 cm·m2，相比干燥條件下分別減小了32.3%、19.4%、0。由此可見，Horton(0.028)模型計算滯蓄總量與其他模型計算值的差值隨降雨歷時的增長而增大，降雨歷時為30、60、120 min時，相比不考慮Horton(0.028)模型時，模型差值分別增大了0、38%、50%，不考慮Horton(0.028)模型時，3種模型計算結(jié)果的差值隨降雨歷時的增長和土壤前期含水率的增大而穩(wěn)定減小。

入滲率、溢流發(fā)生時間和滯蓄總量模擬結(jié)果的差別反映了不同模型各自的特點。從入滲率模擬角度來看，穩(wěn)定入滲模型取入滲穩(wěn)定時的入滲率，不受土壤含水率變化的影響，模擬精度最低；Green-Ampt模型的入滲率模擬精度在干燥條件下較高，濕潤條件下仍然優(yōu)于干燥條件下β值的Horton(0.059)模型；濕潤條件下β值的Horton(0.028)模型的入滲率模擬精度在濕潤條件下最高，但在模擬小雨強下的溢流時間和長歷時下的滯蓄總量時與其他模型差異較大。相對于干燥條件，濕潤條件下Green-Ampt模型的入滲率模擬精度隨土壤含水率的增大而降低，Horton模型的入滲率模擬精度隨土壤含水率的增大而提高。從溢流發(fā)生時間角度來看，降雨強度的增大和前期土壤含水率的提高均會減小不同模型模擬值之間的差別，且該差別主要受降雨強度影響。濕潤條件下，Horton(0.028)模型在雨強較小時與其他模型差別較大，在雨強為0.01 cm/min時，Horton(0.028)模型使各模型模擬值的差值增大了47.4%，差值隨降雨強度的增大而減小。當雨強增大至0.013 cm/min以上時，干燥條件下，3種模型計算的溢流時間的差值小于1.2 min；濕潤條件下，3種模型計算的溢流時間的差值小于0.8 min。從滯蓄總量角度來看，穩(wěn)定入滲模型的計算滯蓄總量在不同條件下均為最小，Horton模型與Green-Ampt模型的計算滯蓄總量相對接近，Green-Ampt模型的計算滯蓄總量隨降雨歷時增長的增長率相對Horton模型更小，這表明土壤前期含水率對Green-Ampt模型計算的滯蓄總量影響更大。不考慮Horton(0.028)模型時，其他各模型計算的滯蓄總量差值隨降雨強度和土壤前期含水率的增大而逐漸減小；Horton(0.028)模型計算值與其他模型計算值的差值隨降雨歷時的增大而增大，當降雨歷時為120 min時，相比不考慮Horton(0.028)模型時的各模型計算值的差值增大50.0%。

穩(wěn)定入滲模型不受土壤前期條件的影響，隨著雨強增大、降雨歷時增長、土壤含水率上升，穩(wěn)定入滲模型計算結(jié)果與其他模型之間的差值會逐漸縮小，能基本滿足對LID措施滯蓄效果的保守計算。折減系數(shù)β對Horton模型的計算值影響非常大，土壤濕潤條件下的β擬合值受實測數(shù)據(jù)波動的影響，會導致β取值較小，整體入滲率較高，從而使計算的溢流時間和滯蓄總量較大。Green-Ampt模型擬合參數(shù)多，計算相對復雜，入滲率擬合時誤差較小，對滯蓄總量的計算受土壤含水率變化影響較大，但總體精度優(yōu)勢相對Horton模型并不明顯。本文對現(xiàn)有入滲模型的對比與評價是在簡化整個降雨過程后進行的，未來的研究方向是優(yōu)化模型，針對不同雨型的降雨事件，比較不同入滲模型模擬的LID措施在滯蓄總量、洪峰削減量、洪峰來臨時間上的差別，更進一步地探索不同入滲模型對LID措施滯蓄效果計算的精度和適用性。

4 結(jié) 論

本文對比了穩(wěn)定入滲模型、Horton入滲模型和Green-Ampt入滲模型計算LID措施滯蓄能力的差異，結(jié)果表明，穩(wěn)定入滲模型應用便捷，但僅能滿足對LID措施滯蓄效果的保守計算；Horton模型的折減系數(shù)β率定受土壤含水率的影響較大，β在濕潤條件下擬合值更小，導致各項計算結(jié)果相對其他模型更大；Green-Ampt模型參數(shù)較多，應用較復雜，但入滲率模擬精度相對較高，對溢流發(fā)生時間和滯蓄總量的模擬結(jié)果與干燥條件下擬合的Horton模型接近。具體結(jié)論如下：

(1)對于入滲率的模擬，穩(wěn)定入滲模型的精度最低，Green-Ampt模型精度略高于Horton模型，隨著土壤含水率的增大，Green-Ampt模型相對誤差也增大，而Horton模型相對誤差減小。干燥條件下，Green-Ampt模型相比Horton模型相對誤差小20.1%；濕潤條件下，Green-Ampt模型相比Horton(0.059)模型相對誤差小3.0%，比Horton(0.028)模型相對誤差大4.0%。

(2)對于溢流發(fā)生時間的模擬，穩(wěn)定入滲、Horton(0.059)和Green-Ampt 3種模型的計算值差值隨降雨強度的增加和前期土壤含水率的增大而縮小。當平均雨強大于0.13 cm/min時，各模型計算的平均溢流時間的差值小于1 min，濕潤條件下的Horton(0.028)模型與其他模型差別較大。

(3)對于滯蓄總量的模擬，穩(wěn)定入滲模型計算結(jié)果相對較小。Green-Ampt模型與干燥條件下擬合的Horton模型計算結(jié)果接近，相對差值始終在5.4%以內(nèi)，而與濕潤條件下擬合的Horton(0.028)模型差別較大。Horton(0.028)模型計算的滯蓄總量在長歷時降雨下明顯大于其他模型。