青岛土壤饱和导水率的田间实验研究
土壤的饱和导水率
土壤的饱和导水率土壤饱和导水率是土壤的一个重要物理性质,它描述了土壤在饱和状态下的水分传递能力。
土壤饱和导水率是指单位时间内单位面积土壤在饱和状态下通过的水量。
它是土壤水分运动的基本参数之一,对于土壤水分管理和水文循环具有重要的意义。
土壤饱和导水率受到多种因素的影响,其中最主要的因素是土壤孔隙度和孔隙连通度。
土壤孔隙度是指土壤中孔隙所占的体积比例,孔隙连通度是指土壤孔隙之间是否连通。
孔隙度和孔隙连通度越大,土壤饱和导水率越高;反之,孔隙度和孔隙连通度越小,土壤饱和导水率越低。
土壤饱和导水率还受到土壤类型、土壤颗粒大小和土壤结构的影响。
不同类型的土壤具有不同的饱和导水率。
例如,砂土的饱和导水率通常比黏土高,因为砂土的孔隙度较大,孔隙连通度较好。
土壤颗粒越细,饱和导水率越低,因为细颗粒土壤中的孔隙度较小,孔隙连通度较差。
土壤结构良好的土壤,其饱和导水率通常比土壤结构较差的土壤高,因为土壤结构良好的土壤中孔隙度较高,孔隙连通度较好。
土壤饱和导水率的测定可以通过实验室试验或现场观测来进行。
常用的实验室试验方法包括滴水法、压滤法和浸水法。
滴水法是在土壤样品上滴水并测量水分渗透速率来计算饱和导水率;压滤法是通过施加一定的压力使水分渗透土壤样品来计算饱和导水率;浸水法是将土壤样品浸泡在水中,测量一定时间内土壤中水分的增加量来计算饱和导水率。
现场观测可以通过安装土壤水分传感器来实时监测土壤饱和导水率的变化。
土壤饱和导水率的大小直接影响土壤的水分运动和保水能力。
饱和导水率越大,土壤的排水性越好,容易排除多余的水分,从而避免土壤积水和根部缺氧的问题。
饱和导水率越小,土壤的保水能力越强,能够更好地保持土壤中的水分,供给植物生长和生态系统的需要。
土壤饱和导水率的研究对于农业、水资源管理和环境保护具有重要意义。
在农业方面,了解土壤饱和导水率可以帮助农民合理安排灌溉和排水,提高农田的水分利用效率。
在水资源管理方面,了解土壤饱和导水率可以指导水库调度和水资源分配。
土壤饱和导水率测定——环刀法
土壤饱和导水率测定——环刀法1.测定意义:土壤饱和导水率(土壤渗透率):单位水势梯度下水分通过垂直于水流方向的单位截面积饱和土壤水的流速。
土壤处水饱和状态时,便需用饱和导水率计算其通量。
饱和导水率也是土壤最大可能导水率,常以它作为参比量,比较不同湿度条件下土壤的导水性能。
土壤渗透性是土壤重要的特性之一,它与大气降水和灌溉水几乎完全进入土壤,并在其中贮存起来,而在渗透性不好的情况下,水分就沿土表流走,造成侵蚀。
饱和导水率(渗透系数)与土壤孔隙数量、土壤质地、结构、盐分含量、含水量和温度等有关。
2. 测定原理土壤饱和导水率系在单位水压梯度下,通过垂直于水流方向的单位土壤截面积的水流速度,又称土壤渗透系数。
本法可在田间进行测定,但易受下层土体性质的影响。
在饱和水分的土壤中,土壤饱和导水率(渗透系数)根据达西(H.Darcy)定律:K=Q×L (1)S×t×h公式中:K——饱和导水率(渗透系数),cm/s;Q——流量,渗透过一定截面积S(cm2)的水量,mL;L——饱和土层厚度,渗透经过的距离,cm;S——环刀横截面积,cm2;t——渗透过水量Q时所需的时间,s;h——水层厚度,水头(水位差),cm。
饱和导水率(渗透系数)K的量纲为cm/s或mm/min或cm/h或m/d。
从达西定律可以看到,通过某一土层的水量,与其截面积、时间和水层厚度(水头)呈正比,与渗透经过的距离(饱和土层厚度)呈反比,所以饱和导水率(渗透系数)是土壤所特有的常数。
3. 仪器环刀(容积100cm3),量筒(100mL、10ml),烧杯(100mL),漏斗,秒表,温度计。
4.操作步骤4.1在室外用环刀取原状土样,带回室内浸入水中。
一般砂土浸4h~6h,壤土浸8h~12h,粘土浸24h。
浸水时要保持水面与环刀上口平齐,勿使水淹到环刀上口的土面。
4.2在预定时间将环刀取出,除去盖子,在上面套上一个空环刀,接口处先用胶布封好,再用熔蜡粘合,严防从接口处漏水。
利用精确的田间实验资料对几个常用根系吸水模型的评价与改进
利用精确的田间实验资料对几个常用根系吸水模型的评价与改进罗毅,于强,欧阳竹,唐登银,谢贤群中国科学院地理研究所、禹城综合试验站摘要:本文利用大型蒸渗仪测得的作物腾发量、中子水分仪观测的土壤水分和准确测定的根系密度分布资料,对常用的几个宏观的权重因子类的根系吸水模型-Molz-Remson(1970)模型,Feddes(1978)模型,Selim-Iskan-dar(1978)模型以及作者对上述模型进行修正所得的几个根系吸水模型进行了验证和评价;利用修正的Feddes模型的计算结果对根系从不同土层吸水的分布进行了分析。
结果表明,Molz-Remson(1970)模型、Feddes模型以及Selim-Iskandar模型模拟根系吸水所得的土壤水分剖面与实测值之间存在比较严重的偏差;利用Feddes模型中的土壤水势影响函数(Feddes reduction function)对Molz-Remson模型和Selim-Iskandar模型进行修正后结果没有得到改善;利用根系密度函数对Feddes模型进行修正后,计算结果与实测值吻合很好,总体偏差由修正前的24.7%降低为5.7%.关键词:根系吸水模型;土壤水;冬小麦;蒸腾本文于1999年9月8日收到,国家自然科学基金9.5重大项目资助(49890330);中国博士后基金资助;中科院特别支持项目资助(KZ95-A1-301,KZ95T-04-01)植被覆盖区构成了地球水文系统的重要组成部分,而植物根系与土壤界面是重要的水文界面。
超过蒸发量50%的水量要流经根土界面[1]。
研究根系吸水具有重要的水文学意义。
描述根系吸水的数学模型分为微观模型与宏观模型两类。
在实际应用中,微观模型存在许多困难,而宏观模型具有许多优越性[2]。
在目前开展土壤植物大气连续体的模拟研究中,根系吸水在水流连续方程中常作为一个吸水项处理,即广泛采用根系吸水的宏观模型。
宏观模型又大体上可以分为两类。
土壤饱和导水率的实验室测定
土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一。
它是计算土壤剖面中水的通量和设计灌溉、排水系统工程的一个重要土壤参数。
但是,田间现场测定土壤饱和导水率(K s)一直是土壤水动力学研究中的一大难题,耗时费力,给土壤水动力学特性的研究带来诸多不便。
目前,土壤饱和导水率测定的方法很多,室内有定水头渗透仪法、变水头渗透仪法等;田间现场测定比较成功的方法是采用双环法,该方法一般只用于测定表土层的入渗能力,但耗水量大,实际操作很麻烦。
圆盘渗透仪(disc permeameter)用来测定土壤饱和导水率,前人都是通过田间取样,然后在实验室内完成。
但是,由于土壤的空间变异性较大,往往不易得到精确的结果,因此如何使实验土柱内的土样和天然情况下一致,以及如何使土样有足够的代表性是应用此方法进行测定必须慎重考虑的问题。
用圆盘渗透仪(disc permeameter)在田间现场测定土壤饱和导水率是一种方便实用的新方法,基本上解决了土壤饱和导水率在田间测定难的问题。
该方法需要测定点的区域比双环法更小,且省时、省力、省水,一般一天能测10个点左右,而且可以测定地下水位以上的任意深度土层的饱和导水率。
并能排除土壤裂缝、蚯蚓孔及根孔等大孔隙对测定的影响。
该方法在澳大利亚已经得到广泛应用,这里就澳大利亚悉尼生产的CSIRO圆盘渗透仪在田间测定土壤饱和导水率的基本原理和方法作一简单介绍。
并通过对河南封丘地区的田间实测数据的分析,介绍一种关于土壤饱和导水率的简单计算方法。
这种测定方法在我国土壤方面的应用刚刚开始不久,随着节水农业研究的不断深入,以及为农业可持续发展和改善农田环境而进行的土壤溶质运移与地下水污染研究的不断展开,快速、方便、准确地监测田间土壤饱和导水率已成为急需解决的问题。
因此,作者相信,用圆盘渗透仪测定田间土壤饱和导水率的方法在土壤水动力学研究领域中的应用将会越来越广泛。
土壤饱和导水率
1、引言土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一,它是计算土壤剖面中水的通量和设计灌溉、排水系统工程的一个重要土壤参数,也是水文模型中的重要参数,它的准确与否严重影响模型的精度。
下文介绍了确定饱和导水率的三类方法:按公式计算,实验室测定和田间现场测定,并对其研究现状进行分析,对同类研究有重要的参考价值。
饱和导水率由于土壤质地、容重、孔隙分布以及有机质含量等空间变量的影响空间变异强烈。
王小彬等[1]研究了容重及粒径大小对土壤持水性的影响,并对各种物料处理(或措施)的保水效果及其对土壤持水特征的影响进行了探讨。
研究结果表明,随着容重的增大,土壤的饱和导水率迅速下降;刘洪禄、杨培岭等[2]研究了波涌灌溉土壤表面密实层饱和导水率k与土壤机械组成、土壤容重、供水中断时间的定量关系。
研究结果表明,随着容重的增加,饱和导水率逐渐减小,但随着黏粒含量的增加,饱和导水率的变化率变小;吕贻忠等[3]针对鄂尔多斯沙地生物结皮进行调查,利用人工喷水模拟降雨分析结皮对土壤入渗性能的影响。
结果表明,3种土壤的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出上土层高中间土层低、底土层又升高的趋势,扰动土与原状土的饱和导水率差异较大,达到显著水平,土壤容重、孔隙度、有机质含量、黏粒含量和全盐含量等均对土壤饱和导水率有一定的影响;Helalia认为有效孔隙率与土壤饱和导水率相关性明显。
单秀枝[4]通过测定并分析不同有机质含量的壤质土样的饱和导水率、水分特征曲线、水分扩散率及几个水分常数,研究结果表明,随着有机质含量的增加,土壤饱和导水率呈抛物线变化,当有机质含量为15 g/kg时,饱和导水率达到最大值。
汪志荣、张建丰等[5]根据不同温度条件下的入渗资料,分析了活塞(Green Ampt)公式在温度场中的适用性,认为Green-Ampt公式适用于温度场影响下的土壤水分运动;Hopmans和Duley[6]研究了土壤温度对土壤特性的影响,结论表明,随着温度的增加,土壤饱和导水率增大。
土壤的渗水性实验 (1)
青岛版科学三年级上册科学实验
土壤的渗水性实验
活动目的:探究不同类型的土壤的渗水性。
实验材料:沙质土、粘质土、壤土,3个同样大的去底塑料瓶、细纱布、3个同样大小的烧杯、支架(或3个铁架台)、水、3个标签。
实验步骤:1、把3个同样大小的去底塑料瓶用苫布扎好口,倒放在支架上,并分别加入同样多的沙质土、粘质土、壤土,贴好标签。
2 、取3个同样大小的烧杯,分别放在3个瓶子的下面。
3、向3个瓶内同时倒进同样多的水,观察3中土壤渗水的快慢。
实验现象:沙质土渗水最快,粘质土渗水最慢,壤土渗水适中。
实验结论:沙质土,渗水快,保水性能差。
壤土,渗水速度适中,保水性能适中。
黏质土,渗水慢,保水性能好。
土壤饱和导水率(渗透系数)测定、渗透仪法
FHZDZTR0022 土壤饱和导水率(渗透系数)的测定饱和导水率仪法F-HZ-DZ-TR-0022土壤—饱和导水率(渗透系数)的测定—饱和导水率仪法1 范围本方法适用于室内土壤饱和导水率(渗透系数)的测定。
2 原理应用饱和导水率仪在被测土样(水饱和)上下两端保持一定的压力差,使水流自下而上流经土样,测定一定时间间隔流经土样的水量,根据达西定律即可计算出土壤饱和导水率(渗透系数)。
对于一般土壤,采用恒水头装置的饱和导水率仪测定,其水头差保持不变,流经土样的水流速度是稳定的。
对导水率小的粘质土壤,采用变水头装置的饱和导水率仪测定,在土样的两端造成较大的压力差,其压力差随时间的推移而变化。
3 仪器3.1 恒水头饱和导水率测定仪(图1)。
图1 恒水头饱和导水率仪3.2 水位电子测计。
3.3 集水圆筒。
3.4 温度计。
3.5 环刀,容积100cm3或250cm3。
4 操作步骤4.1 采样:用环刀在表层或分层采集有代表性的土样,砂土重复取样3个~5个,粘土取样5个~10个。
取好的土样要避免运输时的振动和水分的损失。
粘土土样需用刀尖小心将土样底部剔毛,以恢复土壤的自然结构。
4.2 浸泡:在土样底部放一层滤纸,用纱布小心地将土样的底部包扎好,上端套上集水圆筒,放入水槽中浸泡使之饱和。
槽中的水平面约高出土样顶部1cm,浸泡1d~3d,浸泡时间视土质而定,土质粘重的土壤时间需长些。
4.3 测定:将饱和后的土样置于容器的托板上。
用水位调节器上下移动调节至水位调节器的水位和容器中的水位一致,使集水圆筒内、外保持一个固定水头差(仪器水头差范围2mm~20mm),其大小视土壤质地而定,粘重土壤水头差应大些。
当土样顶部出现水层时,连接虹吸管(管内充满水,且不能有气泡),将集水圆筒内的水导入漏斗,流入量管。
取一定时间间隔(根据流速自行确定),记录不同时段内量管中的水量,直到单位时间流量基本稳定时,该水量为恒定的水流量,此时记录3次~5次作计算用。
土壤饱和导水率
1、引言土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一,它是计算土壤剖面中水的通量和设计灌溉、排水系统工程的一个重要土壤参数,也是水文模型中的重要参数,它的准确与否严重影响模型的精度。
下文介绍了确定饱和导水率的三类方法:按公式计算,实验室测定和田间现场测定,并对其研究现状进行分析,对同类研究有重要的参考价值。
饱和导水率由于土壤质地、容重、孔隙分布以及有机质含量等空间变量的影响空间变异强烈。
王小彬等[1]研究了容重及粒径大小对土壤持水性的影响,并对各种物料处理(或措施)的保水效果及其对土壤持水特征的影响进行了探讨。
研究结果表明,随着容重的增大,土壤的饱和导水率迅速下降;刘洪禄、杨培岭等[2]研究了波涌灌溉土壤表面密实层饱和导水率k 与土壤机械组成、土壤容重、供水中断时间的定量关系。
研究结果表明,随着容重的增加,饱和导水率逐渐减小,但随着黏粒含量的增加,饱和导水率的变化率变小;吕贻忠等[3]针对鄂尔多斯沙地生物结皮进行调查,利用人工喷水模拟降雨分析结皮对土壤入渗性能的影响。
结果表明,3 种土壤的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出上土层高中间土层低、底土层又升高的趋势,扰动土与原状土的饱和导水率差异较大,达到显着水平,土壤容重、孔隙度、有机质含量、黏粒含量和全盐含量等均对土壤饱和导水率有一定的影响;Helalia 认为有效孔隙率与土壤饱和导水率相关性明显。
单秀枝[4]通过测定并分析不同有机质含量的壤质土样的饱和导水率、水分特征曲线、水分扩散率及几个水分常数,研究结果表明,随着有机质含量的增加,土壤饱和导水率呈抛物线变化,当有机质含量为15 g/kg 时,饱和导水率达到最大值。
汪志荣、张建丰等[5]根据不同温度条件下的入渗资料,分析了活塞(Green Ampt )公式在温度场中的适用性,认为Green-Ampt 公式适用于温度场影响下的土壤水分运动;Hopmans 和Duley [6]研究了土壤温度对土壤特性的影响,结论表明,随着温度的增加,土壤饱和导水率增大。
饱和导水率测量方法
土壤饱和导水率与测定方法
(1)测定原理与方法:土壤饱和导水率是土壤被水饱和时,单位水势剃度下单位时间内通过单位面积的水量。
它是一个重要的土壤水分运动参数,主要反映土壤入渗和透水性能,同时也是估算非饱和导水率,模拟土壤水分运动和溶质运移的重要参数之一。
土壤饱和导水率测定的基本原理是根据饱和状态下多孔介质的达西定律,其基本公式为:
s q K L ∆H =
式中:q 表示土壤水流通量;△H 表示总水势差;L 为水流路径的直线长度;K s 为土壤饱和导水率。
根据这一原理,实验采用变水头方法。
在试验中记录试验土柱高度L ,土柱半径r ,水柱半径R ,测量开始时头H ∆(mm),测量结束时的水头h ∆以及测量时间t ∆(天),按以下方式计算饱和导水率:
h H t R L
r K ∆∆∆=ln ...22ππ
由于温度对土壤饱和导水率会产生影响,为便于比较不同温度下所测土壤饱和导水率,一般以水温为10℃时的饱和导水率(K 10)为标准,因此将测试所得的土壤饱和导水率按照以下公式换算公式为10℃时的值:
t K K t 03.07.010+=
上式中K 10为温度为10℃时的土壤饱和导水率;K t 为温度为t ℃时的饱和导水率;t 为测定时的温度。
(2)样品采集与处理:各处理土样过2mm 筛,风干,按容重1.45g/cm3装入环刀或圆柱筒,每个土样作4次重复,用水浸泡24小时以上至土壤饱和,将土柱固定在测定装置中进行测量。
土壤饱和导水率
1、引言土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一,它是计算土壤剖面中水的通量和设计灌溉、排水系统工程的一个重要土壤参数,也是水文模型中的重要参数,它的准确与否严重影响模型的精度。
下文介绍了确定饱和导水率的三类方法:按公式计算,实验室测定和田间现场测定,并对其研究现状进行分析,对同类研究有重要的参考价值。
饱和导水率由于土壤质地、容重、孔隙分布以及有机质含量等空间变量的影响空间变异强烈。
王小彬等[1]研究了容重及粒径大小对土壤持水性的影响,并对各种物料处理(或措施)的保水效果及其对土壤持水特征的影响进行了探讨。
研究结果表明,随着容重的增大,土壤的饱和导水率迅速下降;刘洪禄、杨培岭等[2]研究了波涌灌溉土壤表面密实层饱和导水率k 与土壤机械组成、土壤容重、供水中断时间的定量关系。
研究结果表明,随着容重的增加,饱和导水率逐渐减小,但随着黏粒含量的增加,饱和导水率的变化率变小;吕贻忠等[3]针对鄂尔多斯沙地生物结皮进行调查,利用人工喷水模拟降雨分析结皮对土壤入渗性能的影响。
结果表明, 3 种土壤的饱和导水率随着土壤剖面深度的增加呈现出上土层高中间土层低、底土层又升高的趋势,扰动土与原状土的饱和导水率差异较大,达到显著水平,土壤容重、孔隙度、有机质含量、黏粒含量和全盐含量等均对土壤饱和导水率有一定的影响;Helalia 认为有效孔隙率与土壤饱和导水率相关性明显。
单秀枝[4]通过测定并分析不同有机质含量的壤质土样的饱和导水率、水分特征曲线、水分扩散率及几个水分常数,研究结果表明,随着有机质含量的增加,土壤饱和导水率呈抛物线变化,当有机质含量为15 g/kg 时,饱和导水率达到最大值。
汪志荣、张建丰等[5]根据不同温度条件下的入渗资料,分析了活塞( Green Ampt )公式在温度场中的适用性,认为Green-Ampt 公式适用于温度场影响下的土壤水分运动;Hopmans 和Duley [6]研究了土壤温度对土壤特性的影响,结论表明,随着温度的增加,土壤饱和导水率增大。
土壤饱和导水率测定环刀法
土壤饱和导水率测定——环刀法1.测定意义:土壤饱和导水率(土壤渗透率):单位水势梯度下水分通过垂直于水流方向的单位截面积饱和土壤水的流速。
土壤处水饱和状态时,便需用饱和导水率计算其通量。
饱和导水率也是土壤最大可能导水率,常以它作为参比量,比较不同湿度条件下土壤的导水性能。
土壤渗透性是土壤重要的特性之一,它与大气降水和灌溉水几乎完全进入土壤,并在其中贮存起来,而在渗透性不好的情况下,水分就沿土表流走,造成侵蚀。
饱和导水率(渗透系数)与土壤孔隙数量、土壤质地、结构、盐分含量、含水量和温度等有关。
2. 测定原理土壤饱和导水率系在单位水压梯度下,通过垂直于水流方向的单位土壤截面积的水流速度,又称土壤渗透系数。
本法可在田间进行测定,但易受下层土体性质的影响。
在饱和水分的土壤中,土壤饱和导水率(渗透系数)根据达西(H.Darcy)定律:K=K×K (1)S×t×h公式中:K——饱和导水率(渗透系数),cm/s;Q——流量,渗透过一定截面积S(cm2)的水量,mL;L——饱和土层厚度,渗透经过的距离,cm;S——环刀横截面积,cm2;t——渗透过水量Q时所需的时间,s;h——水层厚度,水头(水位差),cm。
饱和导水率(渗透系数)K的量纲为cm/s或mm/min或cm/h或m/d。
从达西定律可以看到,通过某一土层的水量,与其截面积、时间和水层厚度(水头)呈正比,与渗透经过的距离(饱和土层厚度)呈反比,所以饱和导水率(渗透系数)是土壤所特有的常数。
3. 仪器环刀(容积100cm3),量筒(100mL、10ml),烧杯(100mL),漏斗,秒表,温度计。
4.操作步骤在室外用环刀取原状土样,带回室内浸入水中。
一般砂土浸4h~6h,壤土浸8h~12h,粘土浸24h。
浸水时要保持水面与环刀上口平齐,勿使水淹到环刀上口的土面。
在预定时间将环刀取出,除去盖子,在上面套上一个空环刀,接口处先用胶布封好,再用熔蜡粘合,严防从接口处漏水。
土壤的饱和导水率经验值
土壤的饱和导水率经验值土壤的饱和导水率是指土壤在饱和状态下通过单位时间、单位面积的水量。
它是反映土壤排水能力的重要指标之一。
土壤的饱和导水率与土壤的类型、结构、物理性质以及含水量等因素密切相关。
本文将从这些方面进行探讨。
首先,土壤的类型是影响饱和导水率的重要因素之一。
不同类型的土壤具有不同的孔隙结构和孔径分布,因此,它们的饱和导水率也会有很大的差异。
例如,砂土由于其颗粒之间的间隙较大,孔隙率高,因此其饱和导水率较高;而粘土由于颗粒之间的颗粒接触面积大,孔隙率低,因此其饱和导水率较低。
其次,土壤的结构也对饱和导水率有着重要影响。
土壤的结构主要指土壤的颗粒排列方式和土壤团聚体的性质。
在结构良好的土壤中,土壤团聚体之间的间隙较大,有利于水分的渗透和排出,因此其饱和导水率较高;而在结构差的土壤中,土壤团聚体之间的间隙较小,水分渗透困难,因此其饱和导水率较低。
此外,土壤的物理性质也与饱和导水率密切相关。
土壤的物理性质主要包括土壤颗粒的大小、比表面积、孔隙率等。
颗粒大小和比表面积越大,土壤的饱和导水率越高;孔隙率越大,土壤的饱和导水率也越高。
这是因为大颗粒和大比表面积会增加土壤内部的通道和空隙,有利于水分的渗透和流动;而大孔隙率则意味着更多的水分可放置于孔隙中,进一步提高了土壤的饱和导水率。
最后,土壤中的含水量也是影响饱和导水率的重要因素之一。
一般来说,土壤的含水量越高,饱和导水率也越高。
这是因为土壤中的水分可以充分填充土壤颗粒和孔隙,减小水分流动的阻力,从而提高了土壤的饱和导水率。
总结起来,土壤的饱和导水率受到土壤类型、结构、物理性质以及含水量等因素的综合影响。
了解土壤的饱和导水率对于农业生产、水资源管理、土壤保护等方面具有重要意义。
通过研究土壤的饱和导水率,可以选择合适的土壤类型和改善土壤结构,提高土壤的排水能力,使其更适合农作物的生长;同时,也可以科学合理地利用水资源,预测洪涝灾害,保护土壤资源,促进可持续发展。
土壤饱和导水率、田间持水量、凋萎系数、蒸散量
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饱和导水率名词解释
饱和导水率名词解释饱和导水率名词解释【导言】饱和导水率是土壤力学中一个重要的概念,用于描述土壤中孔隙饱和状态下的水的通透性能。
它是指单位时间内穿过单位截面积的水流量,通常以单位时间内通过土壤垂直截面的厚度为单位进行衡量。
在本文中,我们将深入探讨饱和导水率的定义、计算方法、影响因素以及其在工程实践中的重要性。
【1. 饱和导水率的定义】饱和导水率是指当土壤全部饱和时,单位时间内通过单位截面积的水流量。
饱和导水率可以用数学公式Ks来表示,即Ks = Q/A,其中Ks 代表饱和导水率,Q代表单位时间内通过土壤截面的水流量,A代表单位截面积。
【2. 饱和导水率的计算】饱和导水率的计算可以通过不同的方法进行,包括实验室试验和推算公式两种主要方法。
2.1 实验室试验法实验室试验法是通过模拟土壤饱和状态下的水流过程,测量单位时间内通过单位截面积的水流量来计算饱和导水率。
常用的实验室试验方法包括恒水头法、贯入法和压片法等。
2.2 推算公式法推算公式法是通过土壤颗粒组成、孔隙度、孔径分布等参数来推算饱和导水率。
常用的推算公式有Carman公式、Kozeny-Carman公式等。
【3. 饱和导水率的影响因素】饱和导水率受多种因素的影响,包括土壤颗粒的性质、孔隙度、孔隙结构、土壤湿度等。
3.1 土壤颗粒的性质土壤颗粒的性质包括颗粒大小、形状、粒度分布等。
颗粒越粗大,颗粒间的间隙就越大,导致饱和导水率增大。
3.2 孔隙度孔隙度是指土壤中的孔隙空间的占比。
孔隙度越大,孔隙间的连通性越好,饱和导水率也就越大。
3.3 孔隙结构孔隙结构是指土壤孔隙的排列和连接方式。
如果土壤中的孔隙结构复杂多样、连通性良好,饱和导水率相对较大。
3.4 土壤湿度土壤湿度是指土壤中含水量的程度。
通常情况下,土壤湿度越高,饱和导水率也就越大。
【4. 饱和导水率在工程实践中的重要性】饱和导水率在工程实践中具有重要的实际意义,主要体现在以下几个方面:4.1 地下水开采与补给饱和导水率直接影响地下水的补给和开采。
土壤水导水率
土壤水导水率(Soil water conductivity 或Hydraulic Conductivity)是指在单位时间内、单位面积的土壤垂直截面上,在单位水势梯度作用下,通过单位厚度土壤的水量。
它反映了土壤允许水分流动的能力,是衡量土壤透水性能的重要指标。
土壤水导水率用K表示,其单位通常为厘米每秒(cm/s),或者在农业和土壤科学中常用毫米每小时(mm/h)或米每昼夜(m/d)。
影响土壤水导水率的因素很多,包括但不限于:
土壤质地:粘土、壤土和砂土的颗粒大小和形状直接影响孔隙结构和连通性,砂质土壤因其较大的粒径和较为开放的孔隙结构通常具有较高的导水率。
粒径分布:土壤中的大孔隙数量越多,相对而言,土壤水更容易流动,因此导水率较高。
孔隙状况:饱和状态下,所有孔隙都充满水分,此时的导水率称为饱和导水率(Saturated Hydraulic Conductivity, Ksat)。
非饱和状态下,由于毛细管力的影响,只有部分孔隙含有水分,导水率随着土壤含水量的变化而变化,这时的导水率为非饱和导水率,与土壤含水率θ有关,记作K(θ)。
土壤结构:良好的团粒结构可以改善土壤内部的孔隙连接性,提高导水率。
土壤有机质含量:适量的有机质可以改善土壤结构,增加孔隙度,从而可能提高土壤的导水能力。
测量土壤导水率的方法有实验室方法和现场试验方法,例如常压入渗法、恒定头入渗法、瞬态波动法等。
这些方法都是通过观察在特定条件下的水分渗透过程来间接推算出土壤的导水性能。
土壤 饱和含水量 测定方法
土壤饱和含水量测定方法介绍土壤的饱和含水量是指土壤中所含水分的最大容量,即当土壤中所有孔隙全部被水填满时的含水量。
准确地测定土壤的饱和含水量对于土壤水分管理、灌溉设计和农业生产非常重要。
本文将介绍一些常用的土壤饱和含水量测定方法。
利用容器法测定土壤饱和含水量容器法是一种常用且简单的测定土壤饱和含水量的方法。
具体步骤如下:1.准备一只干燥的容器,并记录容器的质量。
2.从待测土壤中取样,保持土壤样品的代表性。
3.将土壤样品放入容器中,并记录容器和土壤的总质量。
4.添加足够的水使土壤饱和,将水渗透到土壤的所有孔隙中。
5.将容器放置在阴凉通风处,待土壤与水达到平衡状态。
6.将容器和土壤的总质量再次记录下来。
7.计算土壤饱和含水量的百分比,公式为:(饱和土壤质量 - 干燥容器质量)/ (干燥容器质量 - 容器和土壤总质量) × 100%。
容器法测定土壤饱和含水量的优点是操作简单,不需要复杂的设备,适用于田间和实验室条件,且结果可靠。
然而,由于土壤样品与容器之间的摩擦力和气体溶解在水中的不确定性,容器法在具体的实践中仍需要进行一定的修正。
利用液体置换法测定土壤饱和含水量液体置换法是一种基于原理的测定土壤饱和含水量的方法。
该方法利用土壤中孔隙的体积与待测土壤样品质量的比值来计算土壤饱和含水量。
具体步骤如下:1.准备一只容器,容器中的液体与土壤无反应且不溶解土壤。
2.将待测土壤放入容器中,并记录土壤样品的质量。
3.将液体缓慢地注入容器中,直到土壤完全浸泡在液体中,无气泡产生为止。
4.记录液体的初始体积。
5.移除容器中的液体,并记录液体的质量。
6.填充容器,使液体的体积与初始体积相同。
7.记录液体的质量。
8.计算土壤饱和含水量的百分比,公式为:(液体质量 - 初始液体质量) /(土壤质量 - 初始液体质量 - 补充液体质量) × 100%。
液体置换法能够准确测定土壤饱和含水量,且不受土壤容器摩擦力和气体溶解的影响。
土壤物理学-课后习题
土壤物理学第一章土壤基质以及基质特征1、什么是土壤的基质?基质一词有什么特别的含义?土壤基质特征指的什么?土壤基质:土壤固体部分的物理结构状态称为土壤基质,是一个多分散多孔的体系。
与土壤固体一词相比,土壤基质一词更强调土壤的分散和多孔的特性。
土壤基质的分散性是指土壤的固体物质是由不同比例的、粒径粗细不一、形状和组成各异的颗粒物所组成。
自然土壤一般由分散的粒径不同的土粒和团粒组成。
各分散的土粒和团粒以及团粒内必然存在许多孔隙,大多数土壤基质中的孔隙所占的容积为一半左右,一般用孔隙度来表示。
基质特征通常包括土粒和团粒的粒径分布,土壤比表面积和土壤孔径分布。
有时可包括有机胶体的数量和粘粒矿物的种类。
土壤基质特征是土壤成土过程的产物,是物理和能量在土壤中保持和运动以及植物生长的基础或介质。
不了解土壤基质特征,也就无法了解土壤各项运动过程的真实状况。
2、哪种土壤结构最好?土壤的团粒结构最好,土壤团粒结构中由若干土壤单粒粘结在一起形成为团聚体的一种土壤结构。
因为单粒间形成小孔隙、团聚体间形成大孔隙,所以与单粒结构相比较,其总孔隙度较大。
小孔隙能保持水分,大孔隙则保持通气,团粒结构土壤能保证植物根的良好生长,适于作物栽培。
团粒是由多种微生物分泌的多糖醛酸甙、粘粒矿物以及铁、铅的氢氧化物和腐殖质等胶结而成的。
总之土壤团粒结构是通过干湿交替、温度变化等物理过程,化学分解和合成等化学过程,高等植物根、土壤动物和菌类的活动等生物过程以及人为耕作等农业措施因素而形成的,其中以人类耕作等农业措施对土壤团粒结构的形成影响最大。
良好团粒结构具备的条件:①有一定的结构形态和大小;②有多级孔隙;③有一定的稳性;④有抵抗微生物分解破碎的能力。
团粒结构对土壤肥力的作用:①能协调水分和空气的矛盾;②能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾;③能稳定土壤温度,调节土热状况;④改良耕性和有利于作物根系伸展。
?3、某人做土壤粒径分析实验,得到土样各粒级占干重的百分率如下:根据以上数据,求做土壤粒径分布图,并根据国际、美国、前苏联和中科院南土所所确定的土壤质地划分标准确定供试土样质地。
土壤—饱和导水率(渗透系数)的测定—渗透筒法pdf
FHZDZTR0020 土壤 饱和导水率(渗透系数)的测定 渗透筒法F-HZ-DZ-TR-0020土壤—饱和导水率(渗透系数)的测定—渗透筒法1 范围本方法适用于田间土壤饱和导水率(渗透系数)的测定。
2 原理土壤饱和导水率系在单位水压梯度下,通过垂直于水流方向的单位土壤截面积的水流速度,又称土壤渗透系数。
本法可在田间进行测定,但易受下层土体性质的影响。
在饱和水分的土壤中,土壤的饱和导水率(渗透系数)是根据达西(H. Darcy )定律:K =ht S L Q ×××……(1) 式(1)中:K ——饱和导水率(渗透系数),cm/s ;Q ——流量,渗透过一定截面积S (cm 2)的水量,mL ;L ——饱和土层厚度,渗透经过的距离,cm ;S ——渗透筒的横截面积,cm 2;t ——渗透过水量Q 时所需的时间,s ;h ——水层厚度,水头(水位差),cm 。
饱和导水率(渗透系数)与土壤孔隙数量、土壤质地、结构、盐分含量、含水量和温度等有关。
饱和导水率(渗透系数)K 的量纲为cm/s 或mm/min 或cm/h 或m/d 。
从达西定律可以看到,通过某一土层的水量,与其截面积、时间和水层厚度(水头)呈正比,与渗透经过的距离(饱和土层厚度)呈反比,所以饱和导水率(渗透系数)是土壤所特有的常数。
图1 渗透筒Q =K ×S ×t ×h /L3 仪器3.1 渗透筒(图1)。
3.2 量筒,500mL 。
3.3 烧杯,400mL 。
3.4 漏斗。
3.5 秒表。
3.6 温度计。
4 操作步骤4.1 测定深度:根据土壤发生层次(A 、B 、C )进行测定,每一层次要重复测定5次。
A 层测定主要用作设计防止土壤侵蚀的措施及制定灌溉制度。
B 层测定用作设计防止土壤侵蚀的措施及预测该层土壤水分可能停滞的情况,鉴定该层的坚实度和碱化度,并可鉴定该层是否适于作临时灌溉和固定灌溉渠槽。
土壤的饱和导水率
土壤的饱和导水率土壤的饱和导水率是指在土壤完全饱和状态下,单位时间内通过单位面积的水分量。
它是土壤水分传输的重要指标之一,对于土壤水分管理和农田排水设计具有重要意义。
饱和导水率与土壤的孔隙度和孔隙结构密切相关。
孔隙度是指土壤中孔隙的体积与总体积之比,是衡量土壤孔隙性能的指标。
孔隙结构则是指不同大小孔隙之间的分布和连接情况。
在土壤完全饱和状态下,土壤中的所有孔隙都被水填满,水分的运动主要是通过孔隙之间的连接通道进行。
而饱和导水率正是衡量这种通道的通透性的指标。
饱和导水率越大,说明土壤中的通道越畅通,水分运动的速度越快。
土壤的饱和导水率与土壤类型、土壤组成、孔隙度等因素密切相关。
不同类型的土壤具有不同的饱和导水率。
例如,砂质土壤由于其颗粒粗大,孔隙间隙大,因此其饱和导水率较高。
而黏土质土壤由于颗粒细小,孔隙间隙小,饱和导水率较低。
此外,土壤中有机质的含量也会影响饱和导水率,有机质含量高的土壤往往具有较高的饱和导水率。
饱和导水率的测定方法主要有试验室测定和现场测定两种。
试验室测定方法通常采用常见的渗透试验,通过测量单位时间内水分通过土壤柱的高度变化,计算出饱和导水率。
现场测定方法则需要在实际土壤中进行,常用的方法有灌水法、渗透试验法等。
饱和导水率的研究对于农田水分管理和排水设计具有重要意义。
在农业生产中,合理的水分管理对于农作物的生长发育至关重要。
而饱和导水率的大小直接影响土壤中水分的运动速度和分布情况,进而影响作物根系对水分的吸收能力。
合理的排水设计则可以有效地防止土壤水分过多,避免水分积渍对作物生长的不利影响。
土壤的饱和导水率是衡量土壤水分传输能力的重要指标之一。
它与土壤孔隙度和孔隙结构密切相关,受到土壤类型、土壤组成、有机质含量等因素的影响。
饱和导水率的测定对于农田水分管理和排水设计具有重要意义,能够为农作物的生长提供合理的水分环境。
因此,进一步研究和应用饱和导水率对于促进农业生产具有重要意义。
饱和水力传导度
饱和水力传导度1. 什么是饱和水力传导度?饱和水力传导度(Saturated Hydraulic Conductivity)是指土壤中饱和状态下单位时间内单位面积上通过土壤的水流量。
它描述了土壤对水分运动的能力,是评价土壤渗透性的重要指标之一。
2. 饱和水力传导度的测定方法2.1 静态方法静态方法是通过测定单位时间内从一侧施加压力使得水通过土壤样品的体积来计算饱和水力传导度。
常用的静态方法有负压箱法、固定头法等。
负压箱法是将土壤样品放置在一个密封的箱子中,通过施加负压使得水从一侧渗透到另一侧,然后根据渗透速率计算饱和水力传导度。
固定头法是将土壤样品放置在一个垂直管道中,上部施加一定压力,下部保持开放,测量流经样品的流量,并根据流量计算饱和水力传导度。
2.2 动态方法动态方法是通过测量单位时间内从一侧施加恒定的水头来计算饱和水力传导度。
常用的动态方法有柱塞压入法、恒流法等。
柱塞压入法是将土壤样品放置在一个垂直管道中,通过向土壤施加恒定的水头,测量流经样品的流量,并根据流量计算饱和水力传导度。
恒流法是通过保持一侧施加恒定流量的水头,测量另一侧的水头来计算饱和水力传导度。
3. 影响饱和水力传导度的因素3.1 土壤孔隙度土壤孔隙度是指土壤中孔隙体积与总体积之比。
孔隙度越大,土壤中的孔隙连通性越好,饱和水力传导度越高。
3.2 土壤颗粒组成土壤颗粒组成对饱和水力传导度有重要影响。
粘粒含量高的黏性土壤由于颗粒间结合较强,孔隙连通性差,饱和水力传导度较低;而砂质土壤由于颗粒间结合较弱,孔隙连通性好,饱和水力传导度较高。
3.3 土壤结构土壤结构是指土壤中颗粒的排列方式和孔隙的分布情况。
良好的土壤结构有利于水分的渗透和传导,提高了饱和水力传导度。
3.4 土壤含水量土壤含水量是指单位体积土壤中所含有的水分量。
当土壤含水量较高时,孔隙中充满了水,饱和水力传导度较大;当土壤含水量较低时,孔隙中空气多于水,饱和水力传导度较小。
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◆ 其中,h表示施加在土壤表面的张力,将公式1-( 2)加到公式1-(1)得: 4 Q(h1 ) r 2 K sat exp( h1 )[1 ] ◆ 1-(3) r 4 ◆ 1-(4) Q(h2 ) r 2 K sat exp( h2 )[1 ] r ◆ 由式2-(3)和式2-(4)可以得出: ln Q ( h ) / Q ( h ) ◆ 1-(5) h h ◆ 本实验中,采用的是5.0 cm和15.0 cm两个张力, 将求出后,带入公式1-(3),即可得出Ksat: Q(h ) K ◆ 1-(6) 4
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选用圆盘渗透仪的原因
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圆盘渗透仪由3部分组成:负压管(bubble tower)、圆盘(disc)、 储水管(water reservoir)
圆盘式渗透仪测定土壤保和导水率的原理
◆ 土壤饱和导水率的计算采用Wood于1968年提出半径为R的 土壤上稳态入渗速率的计算公式: ◆ Q r 2 K (h) 1 4 1-(1) r
◆ 式中,Q表示单位时间内渗入土壤的水分体积(cm3﹒h-1) ,为与土壤结构和毛管吸力有关的因子(cm-1),K(h)表 示导水率(cm﹒h-1),r表示储水管内径(cm),本实验 中r=2.35 cm。 ◆ 导水率K (h)由Gardner公式表示: ◆ K (h) K sat exp( h) 1-(2)
2 1 2 1
1
sat
r 2 exp( h1 ) 1
r
圆盘式渗透仪测定土壤饱和倒水率的步骤
◆ 选定测定点,除去表层土壤的植被和石头等杂物,使其露出地表不超 过2.0 mm,将地表整平,测定点的半径要大于10.0 cm; ◆ 将一直径为 20.0 cm 高约 3.0 mm 左右的钢环放置于测定点上并压 紧, 环 内铺满过 0.25 mm筛的河砂或石英砂。 用钢尺将其刮平并 小心将钢环取出; ◆ 由进气管向负压管内注入适量水,由注射器连接胶管调节水柱高度, 水柱高度的确定是从进气管末端到水面之间距离确定; ◆ 将仪器放于一盛水的水盆内,打开储水管阀门, 用嘴吸使储水管内 充满水,充满后关闭阀门; ◆ 将仪器小心的放在测量点上,使其与砂面紧密接触,并记录储水管内 水面初始高度H0; ◆ 开始测定后,入渗初期应该尽量增加读数,开始30 s记一次数,10次 左右后1 min读一次数,入渗速度变慢后5 min读一次数,直至稳定, 具体的读数间隔与读数个数根据具体的土壤入渗状况决定。
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ห้องสมุดไป่ตู้验布点
研究区长度290m,宽度275m,共计120亩
盘式渗透仪测定土壤饱和导水率的结果
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结果分析
◆ 实验区农田土壤为普通棕壤,共分3层,表层为砂 壤土,厚度在30.0 cm左右,中层为轻粘土,厚度 在25.0-30.0 cm左右,底层为壤砂土。本次野外 共在试验区内完成了24个土壤饱和导水率的测定 ,试验结果如表2.1,从表中可以看出,表层土壤 水的饱和导水率普遍较小,中层高于表层,底层 最大,可能的原因是试验田内机械施工将表层土 壤压实造成的,一般情况下,中间黏土层饱和导 水率较小。但3层土壤的饱和导水率均较大,不易 形成地面积水。
土壤饱和导水率的田间试验研究
成员:熊奇桂、石素梅、李泽梅、田丽丽
目录
一、土壤饱和导水率研究的目的和意义 二、选用圆盘渗透仪的原因 三、圆盘式渗透仪测定土壤保和导水率的原理
四、圆盘式渗透仪测定土壤饱和倒水率的步骤
五、圆盘式渗透仪测定土壤饱和导水率的结果分析
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土壤饱和导水率研究的目的和意义
◆ 土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质 之一。 ◆ 它是计算土壤剖面中水的通量和设计灌 溉、排水系统工程的一个重要土壤参数。 土壤渗透性越好,土壤的饱和导水率越 高,地表径流就会越少,土壤流失量就 相应减少。
谢谢观看
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