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。然后将接合的环刀放到漏斗上，漏斗下面用100mL烧杯承接。

向上面的空环刀中加水，水面比环刀口低1mm，水层厚5cm。

加水后，自漏斗下面滴下第一滴水时用秒表计时，每隔1、2、3、5、10……tnmin更换漏斗下的烧杯（间隔时间的长短，视渗透快慢而定），并分别用100mL 或10mL量筒计量渗出水量Q1、Q2、Q3……Qn。每更换一次烧杯，要将上面环刀水面加至原来高度，并用温度计记录水温。

试验一般持续时间约1h才开始稳定。如果仍不稳定，应继续延长时间直到单位时间内渗出水量相等时为止。

5．计算结果

渗出水总量按式（2）计算：

K =

(Q1+Q2+Q3+?+Qn )×10S (2)

式中：

Q ——渗出水总量，mm ； Q1、Q2、Q3……Qn ——每次渗出水量，mL ，即cm 3；

S ——渗透筒的横截面积，cm 2

；

10——由cm 换算成mm 所乘倍数。

渗透速度按式（3）计算： K =10×Qn K

K ×S (3)

式（3）中：

V ——渗透速度，mm/min ；

Qn ——n 次渗出水量，mL ，即cm 3；

tn ——每次渗透所间隔时间，min 。 饱和导水率（渗透系数）按式（4）计算：

KK =10×Qn ×L K

K ×S ×(h +L )=K ×L h +L (4)

式（4）中： Kt ——温度为t （℃）时的饱和导水率（渗透系数），mm/min ；

Qn ——n 次渗出水量，mL ，即cm 3；

t n ——每次渗透所间隔时间，min ；

S ——渗透筒的横截面积，cm 2；

h ——水层厚度，cm ；

L——土层厚度，cm；

V——渗透速度，mm/min。

为了使不同温度下所测得的Kt值便于比较，应换算成10℃时的饱和导水率（渗透系数），按式（5）计算：

K10=K K

(5)

0.7+0.03K。

式（5）中：

K

——温度为10℃时的饱和导水率（渗透系数），mm/min；

10

——温度为t(℃)时的饱和导水率（渗透系数），mm/min；

K

t

t°——测定时水的温度，℃。

每一土壤层次重复测定5次，取其算术平均值，取两位小数。

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： (1) 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8?h~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。然后将接合的环刀放到漏斗上，漏斗下面用100mL烧杯承接。 ?4.3????向上面的空环刀中加水，水面比环刀口低1mm，水层厚5cm。??? 4.4????加水后，自漏斗下面滴下第一滴水时用秒表计时，每隔1、2、3、5、10……tnmin更换漏斗下的烧杯（间隔时间的长短，视渗透快慢而定），并分别用100mL或10mL量筒计量渗出水量Q1、Q2、Q3……Qn。每更换一次烧杯，要将上面环刀水面加至原来高度，并用温度计记录水温。??? 4.5????试验一般持续时间约1h才开始稳定。如果仍不稳定，应继续延长时间直到单位时间内渗出水量相等时为止。 5．计算结果 5.1渗出水总量按式（2）计算： (2) 式中：? Q——渗出水总量，mm；? Q1、Q2、Q3……Qn——每次渗出水量，mL，即cm3；? S——渗透筒的横截面积，cm2； 10——由cm换算成mm所乘倍数。 5.2 渗透速度按式（3）计算： (3) ?式（3）中：?

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 =h t 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 /L 3 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。 C 层测定结果可以提供土壤保水情况及鉴定是否可以作为大型灌溉渠 道、渠槽的资料。 4.2 在选定的试验地上，用渗透筒采取原状土，取土深度为10cm ，将垫有滤 纸的底筛网盖好，带回室内待测定。 4.3 将渗透筒浸入水中，注意水面不要超过土柱。一般砂土浸4h~6h ，壤土浸8h~12h ，粘土浸24h 。 4.4 在预定时间将渗透筒取出，挂在适当位置，待重力水滴完后装上漏斗，漏斗下接一烧杯。

土壤饱和导水率的田间测定

土壤饱和导水率的田间测定① 朱安宁 张佳宝 陈德立(南京农业大学资源与环境科学学院　南京　210095)　(中国科学院南京土壤研究所)　(澳大利亚墨尔本大学) 摘　要 本文简述了圆盘渗透仪(disc permeameter)在田间条件下测定土壤饱和导水率的原理及方法。该方法在测定时田间土壤饱和导水率附加了一个负压Ψo,因而可以控制土壤入渗孔隙的孔径大小、排除土壤裂缝和蚯蚓孔洞对测定的影响,具有操作简便,测定精度高等优点。 关键词 圆盘渗透仪;土壤饱和导水率;田间;测定 土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一〔1〕。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〔2〕。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〔3〕,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〔3〕。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(如图1)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。 1　圆盘渗透仪在田间测定土壤饱和导水率的原理和方法 1.1　测定原理 ①ACIAR项目资助(L WR1/96/164)和国家重点基础研究发展规划项目资助(G1999011803).

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。邓西民等[7]在实验室对北京壤质黏土犁底层原状土柱进行模拟冻融处理，观测冻融对其容重、孔隙度、导水率的影响。研究结

土壤饱和导水率测定环刀法精修订

土壤饱和导水率测定环 刀法 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

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 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。然后将接合的环刀放到漏斗上，漏斗下面用100mL烧杯承接。 4.3向上面的空环刀中加水，水面比环刀口低1mm，水层厚5cm。 4.4?加水后，自漏斗下面滴下第一滴水时用秒表计时，每隔1、2、3、5、10……tnmin更换漏斗下的烧杯（间隔时间的长短，视渗透快慢而定），并分别用100mL或10mL量筒计量渗出水量Q1、Q2、Q3……Qn。每更换一次烧杯，要将上面环刀水面加至原来高度，并用温度计记录水温。 4.5?试验一般持续时间约1h才开始稳定。如果仍不稳定，应继续延长时间直到单位时间内渗出水量相等时为止。 5．计算结果 5.1渗出水总量按式（2）计算： K=(Q1+Q2+Q3+?+Qn)×10 (2) S 式中： Q——渗出水总量，mm；

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。然后将接合的环刀放到漏斗上，漏斗下面用100mL烧杯承接。 向上面的空环刀中加水，水面比环刀口低1mm，水层厚5cm。 加水后，自漏斗下面滴下第一滴水时用秒表计时，每隔1、2、3、5、10……tnmin更换漏斗下的烧杯（间隔时间的长短，视渗透快慢而定），并分别用100mL 或10mL量筒计量渗出水量Q1、Q2、Q3……Qn。每更换一次烧杯，要将上面环刀水面加至原来高度，并用温度计记录水温。 试验一般持续时间约1h才开始稳定。如果仍不稳定，应继续延长时间直到单位时间内渗出水量相等时为止。

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。 4.4 用水位电测计准确测量集水圆筒内、外的水头差。再用温度计测量水温。

土壤 饱和导水率(渗透系数)的测定―环刀法.

FHZDZTR0021 土壤饱和导水率（渗透系数）的测定环刀法 F-HZ-DZ-TR-0021 土壤—饱和导水率（渗透系数）的测定—环刀法 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 用环刀取原状土样，浸水后，在单位水压梯度下，根据达西定律，求得通过垂直于水流方向的单位土壤截面积的水流速度，称为土壤的饱和导水率或渗透系数。 3 仪器 3.1 环刀，容积100 cm3或200cm 3。 3.2 量筒，100mL 、10mL 。 3.3 烧杯，100mL 。 3.4 漏斗。 3.5 秒表。 3.6 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8 h~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。然后将接合的环刀放到漏斗上，漏斗下面用100mL 烧杯承接。 4.3 向上面的空环刀中加水，水面比环刀口低1mm ，水层厚5cm 。 4.4 加水后，自漏斗下面滴下第一滴水时用秒表计时，每隔1、2、3、5、10……t n min 更换漏斗下的烧杯（间隔时间的长短，视渗透快慢而定），并分别用100mL 或10mL 量筒计量渗出水量Q 1、Q 2、Q 3……Q n 。每更换一次烧杯，要将上面环刀水面加至原来高度，并用温度计记录水温。 4.5 试验一般持续时间约1h 才开始稳定。如果仍不稳定，应继续延长时间直到单位时间内渗出水量相等时为止。 5 结果计算 5.1 渗出水总量按式（1）计算： Q =S Q Q Q Q n 10 (321×+++L L ……（1）式（1）中： Q ——渗出水总量，mm ； Q 1、Q 2、Q 3……Q n ——每次渗出水量，mL ，即cm 3； S ——环刀横截面积，cm 2； 10——由cm 换算成mm 所乘倍数。 5.2 渗透速度按式（2）计算： V = S t Q n n ××10……（2）式（2）中： V ——渗透速度，mm/min；

土壤饱和导水率测定环刀法

土壤饱和导水率测定环 刀法 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

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。然后将接合的环刀放到漏斗上，漏斗下面用100mL烧杯承接。 向上面的空环刀中加水，水面比环刀口低1mm，水层厚5cm。 加水后，自漏斗下面滴下第一滴水时用秒表计时，每隔1、2、3、5、10……tnmin更换漏斗下的烧杯（间隔时间的长短，视渗透快慢而定），并分别用 100mL或10mL量筒计量渗出水量Q1、Q2、Q3……Qn。每更换一次烧杯，要将上面环刀水面加至原来高度，并用温度计记录水温。 试验一般持续时间约1h才开始稳定。如果仍不稳定，应继续延长时间直到单位时间内渗出水量相等时为止。

土石混合介质饱和导水率的研究

第20卷第6期2006年12月 水土保持学报 Jour nal of Soil and Water Co nser vation V ol.20N o.6 D ec.,2006 　土石混合介质饱和导水率的研究X 周蓓蓓1,2,邵明安1,2,* (1.西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨陵712100; 2.中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵712100) 摘要:采用恒定水头法对土石混合介质的饱和导水率进行测定,分析不同碎石含量及碎石直径对饱和导水率的 影响,同时利用实测值对Peck-W atson及Bo uw er-R ice两个传统估算方程的估测精度进行比较。结果表明:(1)饱 和导水率随碎石含量先增大后减小,且两者呈二项式关系;(2)饱和导水率随碎石直径增大而减小,两者呈幂函数 关系;(3)碎石直径介于1.0～5.0cm时,Bouw er-Rice和P eck-W atso n方程对饱和导水率的估算结果均大于实测 值。 关键词:碎石直径;　碎石含量;　P eck-W atso n方程;　Bouw er-Rice方程 中图分类号:S152.7 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2006)06-0062-05 Study on S aturated Hydraulic Conductivity of Soil S tone Mixtures ZHOU Bei-bei1,2,SHAO M ing-an1,2,* (1.College of Resources and Environment,N or thw est Sci-T ech U niv er sity of A gr icultur e and For estr y,Y ang ling,Shaanx i712100; 2.State K ey Labor ator y of Soil Er osion and D r y land Far ming on the L oess Plateau,I nstitute of Soil and W ater Conserv ation, Chinese A cademy of Science and M inistr y of W ater Resour ces,Y ang ling,S haanx i712100) Abstract:Based on the experim ent of the constant head method for saturated hydraulic conductivity,the effects of soil-stone ratios and stone sizes on K s w ere studied.Meanw hile,we calculated the K s w ith Peck-Watson and Bouw er-Rice equations respectively,then compared the results with the m easured data.The results show that:K s firstly decreases with the increases of the stone contents,and then increases.The relation betw een them follows binomial function;K s decreases w ith the increases of the mean diam eters of the stones;the relation betw een them follow s index function.T he values calculated by the equation of Peck-Watson and Bouw er-Rice are m uch g reater than measured data w hen the stone sizes are betw een1.0～5.0cm. Key words:stone sizes;　stone contents;　Peck-Watson equation;　Bouw er-Rice equation 在计算土壤剖面水的通量及灌溉、排水系统工程中,饱和导水率是一个重要的参数[1,2,3]。目前,国内众多学者已经就饱和导水率进行了大量的研究,主要集中在直径小于2m m的土样[4,5,6]。事实上,进行水利工程的河道或土壤由于搬运和沉积作用经常含有不同含量及直径的碎石。碎石的存在改变了土壤水分的运动通道和过水断面,理论上土石混合介质的水分运移过程较均质土壤更为复杂。针对这一状况,国内学者根据土石混合介质基本物理性质,如容重、孔隙度、水分含量等对混合介质的饱和导水率进行了研究,其中作为重要影响因素之一的碎石含量逐渐受到人们的重视。Petersen(1968)年曾指出,碎石含量较其他影响因素更能影响土壤水分特性[6]。然而因为取样土壤的空间变异性及碎石含量、物理性质的差异性使所得结果不一致,甚至相互矛盾。Peck和Watson(1979)首先利用互不发生反应的球型介质对饱和导水率进行分析,发现随碎石含量增加饱和导水率逐渐减小[7]。吕国安等(2000)研究表明,碎石含量较多的偏壤土饱和导水率较小[3]。Sauer和Logsdon (2002)利用单环和盘式入渗仪测定了碎石岩石土壤的导水能力,结果表明饱和导水率随碎石含量的增加而增加[9]。同时对于碎石直径对饱和导水率影响的研究较少。由于混合介质需要较长时间才能达到稳定水流状态,费时耗力。因此,国外学者们提出了针对混和介质饱和导水率估算的研究理论,其中Peck和Watson(1976)推出了以碎石体积百分比估算饱和导水率的方程,Bouw er和Rice(1984)提出了利用孔隙比估算饱和导水率的Bouw er-Rice方程[10],使饱和导水率的试验研究简单化,但其估算结果精确性尚不清楚。 因此,本文以土石混合介质为研究对象,旨从试验上综合地揭示碎石含量及直径对土石混合介质饱和导水率的影响,为进一步开展土石混合介质水分养分运移的深入研究提供参考。同时,利用Peck-Watson方程及 X收稿日期:2006-06-08　*通讯作者 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50479063,40025106和90102012) 作者简介:周蓓蓓,女,生于1982年,博土研究生。研究方向为农业生态学。