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土壤入滲理論和研究方法

時間:2022-6-9閱讀:2924
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入滲是指自然降水或人為給水后地表水分進入土壤的過程,是自然界水循環(huán)中的重要環(huán)節(jié),。土壤入滲性能是土壤的固有屬性,,在入滲過程中,,土壤入滲率隨著時間的推進不斷降低,,最后趨于穩(wěn)定,,達到穩(wěn)定入滲率。土壤的穩(wěn)定入滲率與土壤飽和導水率相等或者相近,。土壤飽和導水率是土壤在飽和狀態(tài)下,,單位時間內(nèi)通過單位面積的水量,反映了土壤入滲性能和導水能力,,其大小直接影響地表徑流量和土壤水分分布特征,。土壤飽和導水率受土壤密度及孔隙分布特征、土壤質(zhì)地,、有機質(zhì)含量,、植被類型等多個因素共同影響,具有較強的空間變異,。

常用指標:

入滲速率 i(Infiltration rate):又稱入滲率,,單位時間內(nèi)單位面積入滲到土壤中的水量(mm/min、cm/d)

       1)最初入滲率:指入滲開始時較短時間內(nèi)的入滲率,。

       2) 最后入滲率:指隨著時間進展而變成為穩(wěn)定和較固定的入滲率(實際上與土壤的飽和導水率相等或接近,,視水頭而定)。

累積入滲量 I(accumulative infiltrometer capacity):在某一時間段,,通過單位土壤表面所滲入的總水量。

入滲能力ip(Infiltration capacity):土壤對水的入滲能力,,簡稱入滲能力,。

穩(wěn)定入滲率id(steady infiltrometer):在一般常見條件下最初土壤的入滲率都較快,,隨著時間和入滲的進展,入滲率逐漸緩慢下來,,最后降低到一個比較固定的水平,。


土壤飽和導水率的測定方法主要有室內(nèi)環(huán)刀法、圓盤入滲儀法,、雙環(huán)入滲法,、Guelph 入滲儀法、Hood 入滲儀等,。


環(huán)刀法

用環(huán)刀取原狀土樣,,浸水后,在單位水壓梯度下,,根據(jù)達西定律,,求得通過垂直于水流方向的單位土壤截面積的水流速度,稱為土壤的飽和導水率或滲透系數(shù),。

雙環(huán)法

通常采用同心環(huán)入滲裝置,,一般常用的同心環(huán)為二同心鐵環(huán),內(nèi)外環(huán)中維持同樣水層深度,,通過記錄某一時段的入滲量來計算土壤入滲率的變化過程,。

優(yōu)點:儲水量少、設備簡易,、操作簡單,、野外攜帶方便,適于野外試驗,。

缺點:對對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,,有可能會破壞土壤容積,不方便測下層土壤,,很難在碎石中使用,。

此外,由于雙環(huán)頂部為開放式(便于讀數(shù)),,在入滲過程中環(huán)內(nèi)水分同時蒸發(fā),,造成測量的準確性較差。

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Hood IL-2700自記錄土壤入滲儀

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Hood 入滲儀法是一種新型張力式滲透計,,是通過負壓力來測定土壤飽和導水率,,具有省時省力、不擾動土體,、讀數(shù)相對準確等優(yōu)點,,其測定結(jié)果最為接近土壤飽和導水率的實際值。主要集中研究在林地,、草地,、耕地等自然土壤,。滲透系數(shù)的計算基于WOODING平衡方程(1968)


SW080B張力土壤入滲儀

可測量原位土壤非飽和導水率。入滲儀中的水透過高滲透性的滲透膜滲入土壤中,。根據(jù)單位時間的入滲量可以測出非飽和導水率和相關(guān)的水力特性,。滲透膜可換??梢詼y量不同表面張力下的導水率,,張力可以用標配的張力調(diào)節(jié)管調(diào)節(jié)。兩個張力下的導水率數(shù)據(jù)就可以根據(jù)得到土壤非飽和導水率和表面張力的關(guān)系公式了,。入滲儀采用人工觀測,。如果使用壓力傳感器并連接到數(shù)采儀,可以自動記錄入滲速率,。

 

Guelph入滲儀

Guelph入滲儀是一種以Mariotte原理制作的“定位"入滲儀,。該儀器應用恒定水頭原理,測定現(xiàn)場原位土壤的滲透系數(shù),。測定深度為土壤表層之下15cm~75cm,。將入滲儀置于鉆孔內(nèi),水從入滲儀的儲水管徑支撐管緩慢流入鉆孔并深入土壤中,,至某一時刻達到飽和狀態(tài),,儲水管中的水流的下降速度也將達到一個恒定值(可測量出)。根據(jù)這些測量數(shù)據(jù),,以及鉆孔直徑和鉆孔內(nèi)水位,,可以計算出土壤的滲透速率。

Guelph入滲儀


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