本文结合西安理工大学科技创新项目《土壤水分运动及溶质运移的数值模拟》,主要针对土壤水分运动特征有限元数值模拟方法的理论及算法进行了研究,取得了如下一些结果: 1.建立了一维土壤水分运动Richards方程的两种常见形式(以含水率θ为因变量的方程和以负压h为因变量的方程)的特征有限元数值模型,并且给出了这两种数值模型的误差估计,为以后的数值模拟工作提供了理论保证。 2.用特征有限元法分别建立了入渗条件下、蒸发条件下和波涌灌溉条件下一维非饱和土壤水分运动的数值模型。并利用试验数据或者特殊情形的解析解对数值模型进行了检验,从而保证了数值模型的正确性和实用性。模拟结果比较准确。 3.利用特征有限元法分别建立了以负压h为因变量的一维匀质土壤水分运动方程和一维分层土壤水分运动方程的特征有限元数值模型,并且分别进行了数值模拟。从模拟结果可以看出:数值计算结果符合土壤水分运动的实际规律,能满足实际工作的要求。 4.建立了一个与Richards方程等价的土壤水分运动新模型,并讨论了用新模型建立特征有限元数值模型的优越性。