实验五_土壤渗透系数的测定

实验五 土壤渗透系数的测定

1 测定意义

当土层被水分饱和后，土壤中的水分受重力影响而向下移动的现象称为渗透性。

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。

土壤渗透性与土壤质地、结构、盐分含量、含水量以及湿度等有关。

2 测定原理

在饱和水分土壤中，渗透性按照达西公式计算如下：

V=K·I （厘米/秒）

h

L

式中：V ——渗透速度，每秒钟通过1平方厘米土壤断面的水的流量，以立

I =

方厘米表示；

I ——水压梯度，即渗透层中单位距离内的水压降；

K ——渗透系数，在单位水压梯度（I=1）下，单位时间内通过单位截面积的流量

（毫升/分或小时）；

H ——土柱上水头差（厘米）即静水压力；

L ——发生水分渗透作用的土层的厚度（厘米）即渗透路程。 在时间t 内渗透过一定截面积A （平方厘米）的水量Q ，可以用下列的方程式来表示：

Q=V·A ·t=K·I ·A ·t

Q

因此渗透系数 K=A ⋅t ⋅I （毫米/厘米2/分或小时）

土壤渗透性的测定有室外法（渗透简法）及室内法（环刀法）。

3 测定方法

3.1室外测定 3.1.1 仪器设备

①渗透筒：铁制圆柱形筒，横截面积为1000平方厘米（内径358毫米），高350毫米。

②量筒500ml 和1000ml 各一个。 ③小铁筒：打水用。 ④温度计：0—50℃ ⑤秒表或一般钟表

⑥木制厘米尺、小刀、斧头等。 3.1.2 测定步骤

3.1.2.1、在选择具有代表性的地段上，布置一块约1平方米的圆形（直径113cm ）试验地块，将其周围筑以土埂。土埂高约30 cm，顶宽20 cm，并捣实之。渗透筒置于中央，应用小刀按筒的圆周向外挖宽2—3cm ，深15—20cm 小沟，使筒深深嵌入土中。插好后，把取出的土壤重新填入隙缝并予捣实，防止沿壁渗漏损失。筒内部为试验区，外部为保护区。

也可用高15—20厘米面积分别为25×25 和50×50平方厘米的方形铁框或圆形铁筒打入土中3—5厘米进行测定。

3.1.2.2、在筒内：外各插入一米尺，以便观察灌水层的厚度。筒内外迅速灌水，使水层厚度保持为5cm. 为从一开始时，水就向土壤内渗入，所以必须很快地把水倒到预期的水层厚度。为了使灌入的水不致冲刷表层土壤，不应将水直接倒在土面上，而应在简内外灌水处用胶板或木板（甚至杂草或蒿草）保护之。 3.1.2.3、 温度影响渗透系数很大，应在简内插入温度计，以使换算为10℃时的渗透系数。

3.1.2.4、 当试验区内部灌水到5cm 高时，应立即开始计时，每隔一定时间进行

一次水层下降的读数，准确至毫米，读数后立即加水至原来5cm 的高度处，每次加入水量，记下，并随时记录相应的温度变化。第一次读数加水是在计时开始后的2分钟，5分钟后读第二次，以后每隔5—10分钟读一次，随渗水变慢，可隔半小时或1小时进行一次。

3.1.2.5、 在测量渗透速度的最后阶段，所得到的各段间隔时间内的数值，彼此差值很小，试验即可告结束。试验持续时间、砂土一般为4—6小时，粘土为5—8小时。如透水性很小，则延续12或24小时，也不必延续过久。

3．1．3、记录格式和计算

①测定记录表 测定地点：

测定日期： 渗透简面积（A ）10000cm 2 土壤类型和层次

插入深度（L ）：15cm 水层深度（h ）：5cm 水温： 测定人

②渗入水总量Q=

(Q 1+Q 2+ +Q n )⨯10毫米

A

式中：Q 1、Q 2……Q n ——每次灌水量（ml ）；

A ——渗透筒面积cm 2

利用上式可求出地面保持5cm 水层厚度的任何时间内渗入水总量。 ③ 第n 时段的渗透速度

V =

Qn ⋅10

tn ⨯A （毫米/ 分钟）

式中：Qn ——第n 时段内灌入水量（毫升）；

t n ——第n 时段所间隔的时间（分钟）。

如：由12时28分至12至43分历时15分钟内灌水460毫升。

V =

460⨯10

=0. 31

15⨯1000毫米/分钟

渗透速度

K =

④ 渗透速度

Q n ⨯10L

⨯

t n ⨯A h （毫米/分钟）

式中：L ——铁筒插入土中的深度（厘米）； h ——试验时保持的水层厚度（厘米）。

⑤为了使不同温度下所测得的K 值便于比较应根据哈费公式换算为10℃时的渗透系数K 10值。

K t

0.9+0.03t

式中：K t ——温度为t ℃时的渗透系数，毫米/分钟；

K 10=

t ——渗透测定时的温度（℃）

3．1．4、注意事项：

①试验应重复三次，每一剖面最好在三个深度上分别测定其渗透性，这三个深度是表土、心土和底土层，或根据试验目的进行。

②在渗透筒插入土壤时，特别要注意筒壁与土壤间紧密接触问题。如有隙缝，将增大渗透性。

③土壤表层由于受生物活动和耕作的影响，测定重复之间误差较大，应适当增加重复次数。在土壤深翻之初，灌水可形成土壤塌陷，当土壤中有较大的裂隙或虫穴时，土壤渗透性很难测定。碰到这种情况应另选地方重作。 3．2 室内环刀法 3．2．1 仪器设备

① 环刀：容积100或200立方厘米，5.1厘米。 ② 量筒：100ml 和10ml 各1个。 ③ 烧杯：100ml 若干个。

④ 其它：搪瓷托盘、石蜡、瓷漏斗、漏斗架和秒表。 3．2．2、操作步骤

① 在室外用环刀取原状土，带回室内浸入水中。一般砂土浸4—6小时，壤土浸8—12小时，粘土浸24小时。浸水时，保持水面与环刀上口平齐，但勿使水淹到环刀上口的土需。

② 到预定时间将环刀取出，去掉盖子，上面套上一个空环刀，接口处先用胶布封好再用溶蜡粘合，严防从接口处漏水，然后将接合的环刀放到瓷漏斗上，

漏斗下有烧杯。

③ 上面的空环刀中加水，水面比环刀低1毫米，即水层厚5厘米。 ④ 加水后，自漏斗下面滴下第一滴水时开始计时，以后每隔2、3、5…分钟更换漏斗下面的烧杯，并分别量渗水量Q 1、Q 2、Q 3……Q n 。每更换一次烧杯后要将上面环刀水面加至原来高度，同时记录水温。

⑤ 试验一般持续时间约60分钟即开始稳定。如果60分钟仍不稳定，一直延续到单位时间渗水量相等为止。 3．2．3、记录格式计算

同渗透筒法，由公式计算，渗透速度、渗透系数，本试验应重复四次，取算术平均数。

以时间为横坐标，渗透系数为纵坐标，绘渗透曲线图。