水土流失土壤因子评价野外测试方法

水土流失土壤因子评价野外测试方法

第一节 入渗试验

一、 试验方法与目的要求

本试验用双环法。

入渗试验用以测试土壤的入渗速率。土壤入渗速率是指单位时间内的水分入渗量，其单位为mm/min。一般用土壤的初渗速率和稳渗速率来具体描述。土攘初渗速率是指试验时间为1min 末时的土壤入渗速率；土壤稳渗速率是指土壤累计入渗量增加到最大值并保持稳定时的速率或是入渗时间足够大（80 min ）土壤入渗速率相对比较稳定时的入渗速率，它决定区域产流机制的不同。

二、 试验设备

⑴ 环刀：内环直径为355mm ，高为200mm ；外环直径为505mm ，高为200mm 。

⑵ 供水桶（两只）：桶内径为252mm ，外径为253mm ，桶高为1000mm, 并具备进水和出水装置。

⑶ 温度计：量程0～50℃，分度值为1℃.

⑷ 其它设备：秒表、大铁锤、小铁铲、水桶、水瓢等。

三、 操作步骤与结果计算

1． 测试步骤

⑴ 在试验地区预选一典型样地，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。

⑵ 分别先后将内环、外环轻轻打入整平后的土壤中，环入土150mm 。 ⑶ 同时向内、外环中供水，放水时保持内外环水层厚30mm ，注意外环水面始终与内环水面保持平齐以防侧漏。内环用供水桶供水，以便记录外环用事先预备好的水桶供水。

⑷ 当内、外环中的水层厚度同时达到30mm 时开使用秒表记录时间，测试历时统一规定为80min ，并分别在0.0 min 、0.5 min 、1 min 、2 min 、3 min 、5 min 、7 min 、10 min 、15 min 、20 min 、25 min 、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min和80 min时刻读取水分入渗量（用供水桶上的刻度值表示，mm ）和水温，若在未满80 min时供水桶中的水用完，则另外换一桶已经加满水的供水桶继续供水止80 min。记录时，为方便可按供水桶上刻度记；计算时，注意供水量的累加。

⑸ 一场试验做完并认真检查无遗漏后，在同一地块中另外选择一点重复一次。两点的距离要控制在50～100m 内。

2． 表格填写及计算

⑴ 表格设计及填写见表一土壤入渗速率试验记录表。

⑵ 用如下公式计算土壤稳渗速率：

R S =0. 42∆h ∆t (0. 7+0. 03T )

式中：R S —为10℃标准水温时土壤的入渗速率，mm/min；

△h —为某一时段△t 中的供水桶读数差值，mm ；

△t —为时段，min ；

T—为某时段上的平均水温，℃。

第二节 土壤崩解试验

一、 试验方法与目的

试验用静水崩解法。

土壤崩解反映土壤颗粒结构对水力浸润解体的性质或反映土壤结构体被雨水分散解体的难易程度。土壤崩解速率是指土样在浸水后单位时间内崩解掉的试样体积，它反映土攘体在水中发生分散的能力，决定给径流携带提供松散物质的多少。本试验目的为测试土壤崩解能力。

二、 试验设备

⑴ 浮筒：圆筒体。直径约30mm, 高约200mm 。（浮筒高与筒体直径有关，高度与能浮起试验土体而不下沉至水下为准。）

⑵ 网板架：10cm ×10cm 。内为金属方格网，5cm ×5cm ，孔眼为1cm 2, 可挂在浮筒的下端。

⑶ 透明玻璃水槽：长方体，长30cm ，宽15cm ，高70cm 。

⑷ 崩解取样器：方形环刀，内边净长为5cm ，为扣状，扣深5mm ，厚

1.5mm 。

⑸ 其它设备：秒表、切土刀、铁锤、小铁铲、包装膜。

三、 试验步骤与结果计算

1． 操作步骤

⑴ 在试验地区按预定要求开挖面积约为1.0m ×1.5m 的试坑，分别于0cm ，20cm ，40cm 的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。

⑵ 用崩解取样器分别在各层上采集原状土样，并用包装膜包好。 ⑶ 崩解试验时，先将试样放在网板上，然后将试样悬挂在有刻度的浮筒上，随即将试样放入盛水崩解缸中。

⑷ 一次土样的崩解观测时间为30min ，崩解过程中分别在0min 、0.5min 、1 min、2 min、3 min、4 min、5 min、7 min、10 min、15 min、20 min和30 min读取浮筒的读数。但当中途土样已全部崩解，则记录下全部崩解时的浮筒读数和相应的时间。

⑸ 一次试验完成并检查无遗漏后，重复上述过程⑴、⑵、⑶、⑷，在作一次。如果各种试验条件具备。可同时做重复试验。

2． 表格填写及计算

⑴ 表格设计及填写见表二 土壤崩解速率试验记录表。

⑵ 土壤崩解速率公式：

B =S l 0-l t r t

式中：B —为崩解速率，表示单位时间内崩解掉的原状土土样体积，cm 2/min； S—为浮筒底面积，cm 2；设备改制后的两个浮桶底面积皆为30.22； r—为各土层的容重，g/cm2;

l0、l t —分别为崩解开使（已放土样）和不同时刻的浮桶刻度初使值和末

读数，cm ；

t—为崩解时间，min 。

在测试过程中，除要定量测验崩解速率外，还应定性描述土样崩解分散情况，特别应注意有的土样体呈块状崩解，此时崩解已出现，但浮筒上指示刻度无变化反应。这是由于崩解的块体物质较大，不能通过网孔所致。应仔细观察，详细描述崩解过程。

第三节 土壤抗冲试验

一、 试验方法与目的

试验用原状土抗冲槽冲刷法。

土壤抗冲性就是土壤抵抗水的冲击分散的性能。评价土壤抗冲性指标是土攘抗冲刷系数，定义为每冲刷走1g 干土所需的水量和时间乘积，单位为L ·min/g，它直观地反映了土壤抵抗径流冲刷破坏的能力大小。

二、 试验设备

⑴ 抗冲槽：长为1304mm ，内宽为35mm ，外宽为41mm 。

⑵ 坡度架：为一铝合金支架，用以调节抗冲槽坡度，一般可调坡度

5°、15°、25°、30°。

⑶ 取样长条刀：内宽为30mm ，内边长为200mm ；外宽为34mm, 外边长为204mm ；高为40mm 。

⑷ 供水桶及其支架：桶内径为252mm ，外径为253mm ，桶高为1000mm, 也可与入渗试验使用同一供水桶，支架高1000mm 。

⑸ 天平：称量1000g ，分度值0.1g 。

⑹ 其他设备：秒表、小土盒、切土刀、小铁锤、小铁铲、包装膜、高浓度酒精（95%以上）。

三、 试验操作步骤与结果计算

1． 试验操作步骤

⑴ 在试验地区按预定要求开挖面积为1.0m ×1.5m 的试坑，分别于

0cm 、20cm 、40cm 的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。

⑵ 将取样器（长条刀）水平放置并请轻压于土中，分别在各层上采集原状土样，并用包装膜包好样品。同时，用小土盒在相同的地点采集适量土样以作含水量测定。若土壤层干燥过硬时，可适当洒水使其软化，不可猛打取样刀，以免损坏刀口和破坏体结构。 ⑶ 用天平及时称出冲前长条刀及湿土重。

⑷ 用天平及时称出冲前小土盒及湿土重，烘干，再称出小土盒及干土重，计算出冲前土壤含水量。

⑸ 冲刷试验时，将供水桶放置在木制支架上，抗冲槽坡度调至5°，并放置好样品、调节流量后开使冲刷，冲刷流量为0.183L/s（该值为依据供水桶出口、抗冲槽支架及坡度设计算出的常数值），并同时开使用秒表记录时间。

⑹ 冲刷时间以一供水桶中的水用完为标准的（约30C ），待供水桶中水用完后，记录时间，并称出长条刀及剩余湿土重。

⑺ 用小土盒取适量冲后剩余土样，称重，烘干，再称重，计算冲后剩余土样及含水量。

⑻ 为避免剩余土样太少无法计算时，规定若取样器（长条刀）中土样被冲掉约2/3而供水桶中的水未用完时，停止试验并记录供水桶中的剩余水量及冲刷时间。

2． 表格填写及计算结果

⑴ 表格设计及填写见表三 土壤抗冲刷系数试验记录表

⑵ 土壤抗冲计算公式：

K c =∆ht 2k

式中：K c —为抗冲系数，L ·min/g；

△h —为冲后与冲前供水桶的水位差，cm ；

t—为冲刷时间，min ；

k—为冲刷掉的土重，g 。

第四节 土壤抗剪试验

一、 试验方法与目的

试验用抗剪仪法。

抗剪强度指标是反映土壤抗剪切能力的指标，反映土壤在受到外力(降雨冲刷、重力等) 作用时，抗拒发生剪切破坏而脱离母土体的一种强度指标性能。土壤抗剪强度试验旨在测量土壤抗剪能力。

二、 试验设备

14．10型三头抗剪仪：共三个旋头，分别为CL102型（小号）、CL100型（中号）、CL101型（大号）。

三、试验操作与结果计算

1．操作步骤

⑴ 在试验地区按预定要求开挖面积约为1.0m ×1.5m 的试坑，分别于0cm 、20cm 、40cm 的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。

⑵ 将抗剪仪指针调零后，轻轻将其水平压于土中，扭动仪柄旋头旋转直至土壤破坏，记录抗剪仪指针读数。

⑶ 测试时，建议黏质土类用CL102型（小号）旋头；壤质土类用CL100

型（中号）旋头，砂质土类用CL101型（大号）旋头。

⑷ 为保证测定结果的可靠性，抗剪强度的测定要求每层至少3个重复。

2．表格填写及计算

⑴ 表格设计及填写见表四 土壤抗剪试验记录表。

⑵ 土壤抗剪强度计算式：

根据抗剪仪（14．10型三头抗剪仪），使用说明书所给的3个“实测值与结果值之间的转换关系曲线”，可以求出分别使用三个抗剪仪旋头（大号、中号、小号）时的转换数学关系式，即：

大号：y=0.02x

中号：y=0.11x

小号：y=0.27x

式中：x —为实测值；

y —为转换后的结果，kg/cm2。

将记录的的读数（x ）代入上式中相应的计算式（视旋头型号而定）计算出抗剪强度。

注意：由于土壤性质变异较大，而测验仅是“点”测验，代表性较差，应在相邻地作多点平行测验，取其平均值。

第五节 土壤容重、含水量测定

一、 测验方法与目的

常规烘干法。

土壤的干容重、含水量也是反映土壤因子指标之一。

二、 测验设备

⑴ 环刀：土壤容重测定，使用标准环刀，其内径为5cm ，高5cm 或

2.5cm 。

⑵ 天平：称量500g ，分度值0.1g ；

⑶ 烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持105～110℃的其他能源烘箱； ⑷ 其他设备：小土盒，切土刀，酒精。

三、 测验操作与结果计算

1． 操作步骤

⑴ 在试验地区按预定要求开挖面积约为1.0m ×1.5m 的试坑，分别于0cm 、20cm 、40cm 的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）；

⑵ 将环刀水平压于土中取样，然后用天平称出湿土重。 ⑶ 烘干土样（温度105℃，8h 以上）并称重。

2． 表格填写及计算

⑴ 表格设计及填写见表五 土壤容重、含水量测定记录表； ⑵ 土壤—干容重计算式：

干容重 干土重 (g/cm3) 原状土体积

含水量计算式：

含水量=湿土重-干土重⨯100 干土重

表一 土壤入渗速率试验记录表 时间： 年 月 日 天气状况：

样点号： 采样地点： 省 市（县） 镇 村 土壤名称： 类 亚类 土地利用类型： 坡度： °

表二 土壤崩解速率试验记录表 时间： 年 月 日 天气状况：

样点号： 采样地点： 省 市（县） 镇 村 土壤名称： 类 亚类 土地利用类型： 坡度： °

3

表三 土壤抗冲刷系数试验记录表 时间： 年 月 日 天气状况：

样点号： 采样地点： 省 市（县） 镇 村 土壤名称： 类 亚类 土地利用类型： 坡度： °

表四 土壤抗剪试验记录表 时间： 年 月 日 天气状况：

样点号： 采样地点： 省 市（县） 镇 村 土壤名称： 类 亚类 土地利用类型： 坡度： °

纬度： N 经度： E 海拔： m 规格： 数学转换公式：