土壤的入渗特性及渗吸速度测定_灌排工程学
土壤入渗实验报告
一、实验目的1．加深对土壤渗吸速度变化的一般规律的了解。
2．了解土壤质地对土壤渗吸速度的影响。
3．掌握土壤渗吸速度的常规测定方法及装置原理。
二、实验设备水在土壤中入渗分为有压入渗和无压入渗。
如漫灌、畦灌和沟灌都属于有压入渗。
喷灌、滴灌属于无压入渗。
本试验是模拟有压入渗条件下，土壤渗吸速度的测定。
本试验为室内试验，试验装置如图4-1-1。
试验仪器大体分为由两部分，即试样渗吸桶和供水马氏瓶。
双环入渗试验的外环外径为15cm，内径14cm；内环的外径直径10cm，内径直径9cm，高15cm。
安装后要求内环环顶端与渗吸筒齐平，下端插入土内10cm。
试验桶正上方为自动供水箱（即为马氏瓶），使内环保持稳定的水层深度。
供水马氏瓶外径6cm，内径5cm。
此外再配备秒表、水桶、水勺和刮土板等试验用具。
三、实验方法及步骤1．实验准备工作a．人员分工每组实验人员3～5人，其中一人计时兼指挥，一人读取供水水位数值，一人加水，其余人员做记录和观察渗吸规律。
b．准备工作和内环一并称重，（1）测量试样桶容积V，按欲模拟土壤干容重干M。
计算出干土重'（2）将筛网贴紧桶底铺好，然后开始填装。
土样一般分5～6次填装，均匀夯实，层间要“打毛”。
土样全部装好后用刮板刮平表面，最后将马氏瓶安装好待用。
(3) 关闭供水箱（马氏瓶）的出水口，向水箱内注水，然后用胶塞密封注水进水口。
图4-1-1 试验装置示意图(4) 在试样图环内表层铺塑料薄膜，向环内注入约5cm深的水层，打开供水箱开关，用注射器抽水，直至马氏瓶能正常供水（目的是调节马氏瓶）。
(5) 检查秒表是否正常及回零位。
(6) 记录供水箱原始水位读数。
2. 实验方法及步骤试验人员必须精力集中，认真负责，在统一指挥下，分工协作，作好记录。
a．迅速抽取塑料薄膜，并开始记时水位数值。
b．读取第一分钟末供水箱的水位，按试验要求读取水位数值。
c．实验至渗吸速度稳定后(即每两次水位读数差相同)，实验结束。
灌溉排水工程学试卷4
灌溉排水工程学试卷4编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（灌溉排水工程学试卷4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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课程试卷（4)一、填空（每空1分,共20分)1、农田土壤水分存在的基本形式可分为固态、液态和汽态三种形态。
液态水按其运动特征又可以分为（吸着水）、（毛管水)、及（重力水)。
2、作物需水量主要是指(作物生理需水量）及（作物生态需水量）.3、农作物的灌溉制度是指作物播种前(或水稻栽秧前）及全生育期内的（灌水次数)、每次灌水的（灌水日期)、(灌水定额）以及(灌溉定额）。
4、喷灌的主要技术参数有（喷灌强度）、（喷灌均匀度）、及（水滴打击强度）.5、在明渠横断面设计中应以(设计)流量作为基本设计依据,并考虑非常情况下的(最小)流量和(加大)流量。
6、渠道工作制度有（续灌)及（轮灌)两种。
7、灌溉对水源的基本要求有(除涝)、（防渍）、及（控制土壤盐碱化）。
二、简答题（每题10分,共50分）1、简述灌溉排水工程学研究的主要对象、内容及其发展趋势。
灌溉排水工程学研究的主要对象及内容包括：调节农田水分状况以及改变和调节地区旱情；调节农田水利措施一般有：灌溉措施和排水措施.灌溉排水工程学的发展趋势为：(1）由丰水灌溉转向节水灌溉,进一步研究生物节水理论;(2）灌水方法仍将以地面灌溉为主，喷灌、微灌及膜下滴灌会有较大发展；（3）为提高灌溉水利用系数，渠道衬砌、管道输水、覆膜等节水技术将日益得到发展;（4）加强灌溉管理，提高自动化程度；（5）灌排工程对环境影响将作为重要研究内容。
2、试述土壤水分入渗的过程、特点、及相应的计算公式.答、答、入渗过程：当入渗前土壤的初始含水率θ0很小时，地面维持有薄水层的初始入渗速度i1很大,地面处的土壤含水率在很短时间内就接近土壤的饱和含水率θs.随着入渗时间的延长，由于入渗路径加长，从地面到入渗锋面的水势梯度逐渐减小,所以入渗速度i t也不断地减小，最后趋于一稳定值i f，它接近于该种土壤的渗透系数K。
土壤水分入渗
“混合边界”条件(mixed condition)或称劳平条件(Robin Condition)是Dirchlet条件和Neumann条件的混合。
一、土壤水分入渗过程及规律 （四）影响入渗过程的条件
在田间水分动态模拟中这种混合边界条件的应用具有 以下优点： 下边界的水势值可以用张力计在田间容易测的，相应的 含水量也可由水分特征曲线求得。 上边界的水流通量可以由入渗前的土壤含水量以及降雨 强度或灌溉水深度（或喷灌强度）确定（蒸发条件下由气 象因素和土壤水分条件确定）。
D ( ) K ( ) z z K ( ) z z
此时：
是可以忽略的，令以x代替z，则上式可写为：
D( ) t x x
(1)
求解（1）式有两种情况： 一是假定D（）=D（常数）； 二是D= D（）。
二、非饱和下渗理论与计算 （一）忽略重力作用的下渗
?水文学中研究地表产流问题?农田水利学研究灌溉或降雨后土壤水分的分布?水资源评价中研究降雨对浅层地下水的补给问题?农业及环境学研究化肥农药及污染物等随水分迁移的问题土壤水分的入渗一土壤水分入渗过程及规律一入渗的物理过程土壤水分在土壤中运动受到分子力毛管力和重力的控制其运动过程也就是在各种力综合作用下寻求平衡的过程
其它入渗仪
积水管入渗仪
张力入渗仪
不同质地土壤的入渗速率
入渗速率是坡度和土壤质地的函数
二、非饱和下渗理论与计算 （一）忽略重力作用的下渗
对于一维垂向流，土壤水分运动方程可表示为：
K ( ) t z x
其中：
总 m z
m K ( ) D ( ) z z z z
1. 入渗速率i (Infiltration rate)： 2. 累积入渗量I (accumulative infiltration capacity)： 3. 入渗能力ip ( Infiltration capacity) ： 又称入渗率，单位时 间内通过单位面积入 4. 稳定入渗率id (steady infiltration rate)： 渗到土壤中的水量 (mm/min,cm/d) 在某一时段内，通过 不同质地土壤的稳定入渗率 id 在一个大气压下，土 单位土壤表面所渗入 土质 i /min h 壤表面供水充足，这 砂 20 3 2 的总水量(cm /cm ） 砂质、粉沙质土 10-20 时水渗入土壤的通量 5-10 壤土 或cm，mm)。 1-5 粉质土 （cm/s）。
土壤渗透速率实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的土壤渗透速率实验旨在测定土壤在不同条件下渗透水的能力，分析影响土壤渗透速率的因素，为土壤工程设计和水资源管理提供科学依据。
二、实验原理土壤渗透速率是指土壤在单位时间内渗透水的能力，通常用单位时间内通过土壤横截面积的水量来表示。
实验中，通过测定一定时间内土壤样品渗透的水量，计算出土壤渗透速率。
三、实验材料与方法1. 实验材料（1）土壤样品：选取不同质地、不同有机质含量的土壤样品，过筛后备用。
（2）实验仪器：渗透仪、电子天平、计时器、水杯、滴定管、蒸馏水、量筒等。
2. 实验方法（1）将土壤样品均匀铺设在渗透仪的土壤盒中，确保土壤层厚度一致。
（2）将土壤盒放置在渗透仪上，调整好水头高度。
（3）打开渗透仪，开始计时，记录渗透时间。
（4）待土壤渗透至预定深度后，关闭渗透仪，取出土壤样品，称量渗透前后的土壤重量。
（5）根据渗透前后的土壤重量差和渗透时间，计算出土壤渗透速率。
四、实验结果与分析1. 实验结果实验结果表明，不同质地、不同有机质含量的土壤样品渗透速率存在显著差异。
具体数据如下：（1）沙土：渗透速率约为1.5 cm/h。
（2）壤土：渗透速率约为0.8 cm/h。
（3）粘土：渗透速率约为0.3 cm/h。
2. 结果分析（1）土壤质地对渗透速率有显著影响。
沙土的渗透速率明显高于壤土和粘土，这是因为沙土的孔隙度较大，水分在土壤中的移动速度较快。
（2）有机质含量对渗透速率也有一定影响。
有机质含量较高的土壤，其渗透速率相对较低，这是因为有机质可以改善土壤结构，增加土壤的孔隙度，从而降低土壤的渗透速率。
五、实验结论1. 土壤渗透速率受土壤质地和有机质含量的影响，沙土的渗透速率最高，粘土的渗透速率最低。
2. 在土壤工程设计中，应根据土壤渗透速率选择合适的土壤改良措施，提高土壤的渗透能力，为水资源管理提供科学依据。
六、实验注意事项1. 实验过程中，应确保土壤层厚度一致，以免影响实验结果。
2. 实验仪器需保持清洁，避免污染土壤样品。
土壤入渗实验指导书
《水文学原理》实验指导书天津农学院水利工程系2006.9实验一土壤渗透系数的测定[实验目的]：１．掌握土壤下渗的物理过程及下渗机理；２．测量土壤渗透系数Ｋ；３．学习正确使用渗透筒。
[实验原理]：下渗过程一般划分为三个阶段。
第一阶段为渗润阶段，这阶段，土壤含水量较小，分子力和毛管力均很大，再加上重力的作用，所以此时土壤吸收水分的能力特别大，以致初始下渗容量很大，而且由于分子力和毛管力随土壤含水量增加快速减小，使得下渗容量迅速递减。
第二阶段为渗漏阶段，土壤颗粒表面已形成水膜，因此分子力几乎趋于零，这时水主要在毛管力和重力作用下向土壤入渗，下渗容量比渗润阶段明显减小，而且由于毛管力随土壤含水量增加趋于减小阶段，所以这阶段下渗容量的递减速度趋缓。
第三阶段为渗透阶段，在这一阶段，土壤含水量已达到田间持水量以上，这时不仅分子力早已不起作用，毛管力也不再起作用了。
控制这一阶段下渗的作用力仅为重力。
与分子力和毛管力相比，重力只是一个小而稳定的作用力，所以在渗透阶段，下渗容量必达到一个稳定的极小值，称为稳定下渗率。
[实验仪器]：1.渗透筒（渗透环）一套——渗透筒是用金属做的一套无底同心圆柱筒，筒底具刀口，同心环内管的横截面积为1000cm2,内径35.8cm，高30-50cm，外筒内径60cm（亦可用土埂围堰代替外筒）；2.量筒500ml和1000ml各一个；3.水桶2个；温度计1支（刻度0-50℃）；秒表（普通钟表）1块；量水测针或木制厘米尺一个；席片或塑料薄膜（灌水时防止冲刷用）。
[实验步骤]：1.选取具有代表性的地块，把渗透筒的内筒插入土中，深度10cm左右，同时插好外筒。
如无外筒，可筑埂围堰，高度和内筒高相平，埂顶宽20cm，并捣实之。
2.同内外插入量水测针或木制厘米尺各一支，筒内水层厚度一般保持5cm。
3.把席子或塑料薄膜放入筒底，同时把温度计插入筒内。
在开始灌水时，土壤吸水速度较快，为使筒内达到一定水层，第一次灌水要快，同时视水层下降程度进行第二次灌水，以使水位高度保持原定高度。
土壤渗透系数的测定
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（毫升/厘米2/分或小时）
土壤渗透性的测定有室外法（渗透筒法）及室内法（环刀法）。
5.土的渗透性及渗透试验
土的渗透性及渗透试验影响渗透性的因素是很复杂的，主要有粘粒含量，矿物成分，溶液性质，孔隙大小、形状、连通性。
并且由于一些原因会使土的渗流规律出现偏离达西定律的现象。
渗透系数——液体在单位压力梯度下渡过单位土截面的量。
假设与压力梯度和液体流量q 成线性关系，从而可有达西定律：iA q k 水力梯度流体所流过的面积液体流量渗透系数⨯=A qv 截面面积流量渗透速度=然而需要注意的是截面面积A 为所考虑的整个土体的截面面积，但是其中的一部分是土颗粒，因此水实际流过的面积要小的多。
实际的平均渗透速度t v 应该比v 更大，可以用下式解出：nv e e v v t =+⋅=1其中，孔隙比e ：土中孔隙体积与土颗粒体积之比，s v V V =e 孔隙率n ：土中孔隙体积与土总体积之比，(%)100⨯=VV n v 土的渗透性主要受土体宏观结构的影响：如果黏土有裂隙或者含有细砂都会导致其渗透性增大到黏土本身渗透性的数倍。
水平向渗透性与竖向渗透性水的渗透会沿着阻力最小的方向，实验室试样尺寸很小以及试样的获得和制备方法，在大尺寸时的性质并不能体现，并且试验结果并不能完全代表拥有显著宏观结构原位土的性质。
另外，实验室试验往往是采用外力强迫水在土样中发生竖向流动，然而在现场最为关心的重要因素为水平向渗透性，因为它在实际中表现得更为显著，原位试验就可以克服这种缺点。
土渗透性的影响因素：土的粒度成分及矿物成分、合水膜厚度、土的结构构造、水的粘滞度、土中气体渗透水流施于单位土体内土粒上的力称为渗流力、动水压力。
当渗流力和土的有效重度相同且方向相反时，土颗粒间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定。
这种现象称为流土，此时的水头梯度成为临界水头梯度icr。
流土：是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。
它主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。
管涌：指在渗流作用下土体的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。
实验一 土壤渗透性的测定(实验报告)
实验一土壤渗透性的测定目的要求径流对土壤的侵蚀能力主要取决于地表径流量，而透水性强的土壤往往在很大程度上减少地表径流量。
土壤透水性强弱常用渗透率（或渗透系数）表示。
当渗透量达到一个恒定值时的入渗量即为稳渗系数。
通过本次实验，掌握测定土壤渗透性的基本原理和操作方法。
基本原理由图可以看出，在降雨初期一段时间（几分钟）内，土壤渗透速率较高，降雨量全部渗入土壤，此时土壤的渗透速率和降水速率等值，没有地表径流产生。
随着降雨时间延长、土壤含水量增高，渗透速率逐渐降低，当渗透速率小于降水速率时，地表产生径流。
仪器设备环刀(200cm3,h5.2,Φ7.0cm)，量筒(100及50ml)，烧杯(100ml)，漏斗、漏斗架、秒表等。
方法步骤一、在室外用环刀取原状土，带回实验室内，将环刀上、下盖取下，下端换上有网孔且垫有滤纸的底盖并将该端浸入水中，同时注意水面不要超过环刀上沿。
一般砂土浸4～6h，壤土浸8～12h，粘土浸24h。
二、到预定时间将环刀取出，在上端套上一个空环刀，接口处先用胶布封好，再用熔蜡粘合，严防从接口处漏水，然后将结合的环刀放在漏斗上，架上漏斗架，漏斗下面承接有烧杯。
三、往上面的空环刀中加水，水层5cm，加水后从漏斗滴下第一滴水时开始计时，以后每隔1，2，3，5，10，……t i……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，注意要保持一定压力梯度)分别量出渗入量Q1，Q2，Q3，Q5……Q n。
每更换一次烧杯要将上面环刀中水面加至原来高度，同时记录水温(℃)。
四、试验一般时间约1h，渗水开始稳定，否则需继续观察到单位时间内渗出水量相等时为止。
结果计算⑴渗出水总量(Q) )1(10)(321)( SQ Q Q Q Q n mm ⨯+++=式中：n Q Q Q Q ,,,321----------每次渗出水量ml ，即cm 3S-----------渗透筒的横断面积cm 210----------由cm 换算成mm 所乖的倍数这样就可算出当地面保持5cm 水层厚度时，在任何时间内渗出水的总量。
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第一部分 课程实验及指导
实验一：土壤的入渗特性及渗吸速度测定
一、实验目的
土壤渗吸速度是反映土壤透水性能的重要指标，它是农田水量平衡计算的重要依据。
旱田在进行地面灌溉时，灌溉水在重力作用下自地表逐渐向下湿润。
为保证最有效地利用灌溉水，既要使计划湿润层得到均匀的灌溉
水，又不产生多余的水量向深层渗漏，必须了解水向土中入渗的规律。
二、实验设备
渗吸速度测试仪、量杯、秒表等。
三、实验过程
1．取自然风干土碾碎过筛，要求碎块不大于2毫米，测筒底铺滤纸，装土至给定深度，适当沉实，再盖滤纸。
2．在量杯内灌水，并关闭放水管和通气管（如图所示），放在支架上。
3．实验开始时同时完成：掀动计时秒表，迅速使测试仪中土样上建立水层2厘
米。
图1-1-1土壤入渗特性实验装置
4．实验开始后，定时记载量杯中水量读数，时间间隔初期较短，以后逐渐加大。
并填写表1-1-1：
表1-1-1 土壤入渗特性测定记录表
四、实验原理
在地面形成一定水层的入渗称为有压入渗，对于均质土的入渗强度，已有若干计算公
式，菲利普根据严格的数学推导，求的解析解为：
f i t s i +=
-2/12
（1-1-1）
i —t 时刻的入渗强度；
s —与土壤初始含水率有关的特性常数，称为吸水率； i f —稳定入渗率，即饱和土壤渗透系数。
考斯加可夫根据野外实测资料分析，发现入渗强度（渗吸速度）与时间之间呈指数关系，其形式为：
α-=t i i 1 （1-1-2）
式中 i 1—第一个单位时间的入渗强度；
α—反映土壤性质与入渗初始时土壤含水率的经验常数。
饱和与非饱和土壤水分运动均服从达西定律，所不同者，在饱和情况下，认为渗透系数是常数；而在非饱和情况下，渗透系数是变量，其值随土壤含水率而异，含水率越低，渗透系数越大。
五、实验要求
1．根据水室断面和测筒断面，求出△t 时间内测筒下渗的水量。
2．求出各时段平均入渗速度v 。
3．用坐标纸点绘渗吸速度随时间变化过程线。
4．分析确定供水开始时土壤渗吸速度i f 、渗吸系数及透水指数α值。
5．填写实验报告。
六、思考题
利用菲利普公式和考斯加可夫公式求s 或i 1时，讲选取第一个单位时刻的i 值，如何理解这第一个单位时刻的意思？它是根据i 的取值单位还是绘图时的取值单位？。