土壤入滲理論和研究方法

時間：2022/6/9閱讀：4480

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，是自然界水循環中的重要環節。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，最后趨于穩定，達到穩定入滲率。土壤的穩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下，單位時間內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、土壤質地、有機質含量、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的入滲率。

2）最后入滲率：指隨著時間進展而變成為穩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環刀法、圓盤入滲儀法、雙環入滲法、Guelph 入滲儀法、Hood 入滲儀等。

環刀法

用環刀取原狀土樣，浸水后，在單位水壓梯度下，根據達西定律，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。

雙環法

通常采用同心環入滲裝置，一般常用的同心環為二同心鐵環，內外環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：對對土壤結構產生破壞，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，由于雙環頂部為開放式（便于讀數），在入滲過程中環內水分同時蒸發，造成測量的準確性較差。

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、讀數相對準確等優點，其測定結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。根據單位時間的入滲量可以測出非飽和導水率和相關的水力特性。滲透膜可換。可以測量不同表面張力下的導水率，張力可以用標配的張力調節管調節。兩個張力下的導水率數據就可以根據得到土壤非飽和導水率和表面張力的關系公式了。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，測定現場原位土壤的滲透系數。測定深度為土壤表層之下15cm~75cm。將入滲儀置于鉆孔內，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，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）。根據這些測量數據，以及鉆孔直徑和鉆孔內水位，可以計算出土壤的滲透速率。

Guelph入滲儀

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