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式 ［１３］ 、Ｅｒｎｓｔ公式 ［１４］ 等，二维有压排水时可使用苏联经典公式 ［１１］ 或 Ｋｉｒｋｈａｍ公式 ［１５］ 进行计算。然而对
于间断式改进暗排来说，水流在饱和土壤中行进至间断的反滤体附近会产生绕流 ［１６］ ，从而引起水动力条
件的改变，形成相对复杂的空间三维渗流，原有的暗管排水流量计算公式无法有效表征该问题。
本文围绕间断式改进暗排排水流量进行定量化研究，提出一种降渍过程中间断式改进暗排流量的
简化计算方法，采用田间试验和 ＨＹＤＲＵＳ数值模拟试验对提出的公式进行验证，并讨论该计算方法在
不同土壤质地中的适用性，以期为我国农田排水理论发展和工程建设提供借鉴和参考。

２ 间断式改进暗排及排水渗流特性

２．１ 间断式改进暗排简介 间断式改进暗排由常规暗管
和长方体或圆柱体砂石反滤料（以下简称柱体砂滤料）或
其它渗透性好的反滤材料等两部分组成，其中柱体砂滤
料沿暗管铺设方向间隔布置，其底部与暗管下缘相切或
略低于暗管下缘，顶部至地表（图 １）。砂滤料需具有反
滤能力，可采用分层铺设或混合铺设。就 透水性而 言，
柱体砂滤料的渗透系数远大于田间土壤，其直通地表的
垂向布置结构与涝渍水的重力排除方向一致，农田涝渍
水可通过设置的柱体砂滤料渗流进入管道，具备迅速除
涝降渍的能力，同时，柱体砂滤料上 部占 地面积较 小，
其对机械化作业影响很小，若按照分层铺设砂滤料，上 注：数字 １、２为横截面名称标注。
层细砂对于机械化作业的影响可近似忽略。间断式改进 图 １ 间断式改进暗排结构
暗排与连续式改进暗排相比，使用的砂滤料体积更小，可以有效降低工程建设成本。
２．２ 间断式改进暗排渗流特性 考虑到田面积水的情况下，地表水会优先通过直通到地表的砂滤料排
除，难以准确表征间断式改进暗排的流量问题，因此本文仅对地表无积水的降渍过程进行间断式改进
暗排渗流特性分析。在初始地下水位与地表齐平的情况下，间断式改进暗排降渍过程的渗流特性如
下：排水初始，由于柱体砂滤料的渗透系数较大，柱体内水位下降较快，与周边土壤形成水头差，产
生侧向渗流，周围土壤水分流向柱体砂滤料，在其影响范围内形成漏斗状的水头下降区 ［１７］ 。排水过程
中，柱体砂滤料周围水头降深先增大后减小，进入柱体砂滤料的土壤水分不断变化，在柱体砂滤料影
响范围外，土壤水分将通过渗流直接进入暗管。为更清晰地表达各部分流量，将上述过程中柱体砂滤
料自身水位降落而形成的排水，称为柱体砂滤料内部排水；柱体砂滤料影响范围内周边土壤水分进入
柱体砂滤料而形成的排水，称为柱体砂滤料外部进水；柱体砂滤料影响以外的排水视为常规暗管排
水。下面就此 ３部分排水组成的渗流特性开展进一步分析。
２．２．１ 柱体砂滤料内部排水 由于柱体砂滤料渗透系数远大于土壤渗透系数，排水时柱体砂滤料优先
开始排水，柱体砂滤料内部水流不会流出到土壤，其自身成为一个独立的渗流域，可将柱体砂滤料内
部排水等效为二维水流运动的子渗流区域，该段暗管在子渗流区域中具有独立排水作用。由于柱体砂
滤料渗透系数较大，排水前期不形成悬挂水头，排水中期地下水位不断下降，排水后期地下水位最高
处高于暗管中心 １０～２０ｃｍ时排水缓慢直至排水停止（图 ２）。
２．２．２ 柱体砂滤料外部进水 间断式改进暗排中柱体砂滤料外部进水过程与土壤水渗流进入井的过程
相似，柱体砂滤料附近土壤水分同时受到垂向重力作用和水平面上的径向流作用，水流自渗流场中高
水头处向柱体砂滤料汇集。对于长方体砂滤料来说，可根据进水周边长度相等则排水渗流量相同的原
理 ［６］ ，将长、宽分别为 ａ、ｂ的长方体砂滤料外部进水转化为等效半径 ｒ下柱体高度 Ｓ不变的圆柱体
０
砂滤料进水（图 ３）。
图 ４给出了图 １中 １ － １剖面不同时期地下水降落面的变化情况，排水初期，柱体砂滤料周围出现
水位降深并形成降水漏斗，水位降深 Ｓ为柱体砂滤料影响范围外的地下水位同地下水位与柱体砂滤料
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