土壤—饱和导水率(渗透系数)的测定—渗透筒法pdf
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。
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。
土渗透性与渗流问题与测定方法
§3.3 渗透系数及其测定方法
四、成层土的渗透系数
1.水平渗透系数
q1x k1 qx q2x k2
q3x k3
H1 H2 H H3
通过整个土层的总渗流 量qx应为各土层渗流量 之总和
n
qx q1x q2x qnx qix i1
平均渗透系数
达西定律
qx kxiH
n
qix k1iH 1 k2iH 2 kniH n
如:地面隆起现象(流土)、细粒被带出现象（管涌） 3.渗流控制问题 渗流量和渗透变形不满足设计要求，应采取工程措施
第三章 土的渗透性与渗流问题
§3.2 达西渗透定律
土体中的孔隙的形状和大小是很不规则的，水流 在孔隙中的流动是比较复杂的水流现象，由于孔 隙较小，因此渗透水流的水头损失很大，流速较 慢，流态一般属于层流流动
§3.2 达西渗透定律
一、达西定律
1856年法国学者 Darcy对砂土的渗 透性进行研究
结论：
水在土中的渗透速度与 试样的水力梯度成正比
达西定律
v=ki
水力梯度，即沿渗流方向 单位距离的水头损失
§3.2 达西渗透定律
二、达西定律适用范围
讨论：
v
砂土的渗透速度与水力
v=ki
梯度呈线性关系
密实的粘土，需要克服结
i 1
整个土层与层面平 行的等效渗透系数
1 n
kx
H
ki Hi
i1
§3.3 渗透系数及其测定方法
2.垂直渗透系数
qy
k1
q1y H1
k2
q2y H2 H
k3
q3y H3
根据水流连续定理，通过整个土层 的渗流量等于通过各土层的渗流量
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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。
渗透系数试验方法
渗透系数试验方法渗透系数可是个很有趣的概念呢，它在好多工程和地质研究里都超级重要。
那这个渗透系数的试验方法都有啥呢？一种常见的方法是常水头试验法。
想象一下，有个装满土样的管子，就像个小管道一样。
水从一端源源不断地以固定的水头流进去，然后从另一端流出来。
这个时候呢，我们就可以通过测量流入和流出的水量，还有土样的横截面积、长度这些数据，来算出渗透系数啦。
就像是在观察一群小水滴在土样这个小世界里的旅行速度，是不是很有趣呢？还有变水头试验法呢。
这个和常水头就有点不一样啦。
在这个试验里，水头是会变化的哦。
就好比小水滴的旅程中，推动它们前进的力量不是一直不变的。
我们通过观察水头随时间的变化情况，再结合土样的一些参数，也能算出渗透系数。
这就像是在破解一个小水滴的神秘旅程密码一样。
对于现场原位测试的话，有抽水试验。
在实际的地下环境里，就像在大地这个超级大的场地里做实验。
通过抽水，观察水位的下降情况，再考虑到抽水的流量、含水层的厚度等因素，就能得到渗透系数。
这就像是在和大地玩一个探索游戏，从大地妈妈那里获取小秘密。
另外，还有注水试验。
往地下注水，看水在地下的扩散情况，然后根据注入的水量、压力、时间等各种信息，算出渗透系数。
感觉就像是给大地送个小礼物（水），然后看大地怎么对待这个礼物，从而了解它的渗透特性。
这些试验方法各有各的特点，常水头试验法比较适合渗透性比较大的土样，就像那些比较疏松、容易让水通过的土。
变水头试验法呢，对于渗透性小一些的土样就更合适啦。
而现场原位测试呢，能更真实地反映实际地下的情况，不过操作起来可能会复杂一些。
不管哪种方法，都是为了更好地了解土或者岩石的渗透特性，就像我们去了解一个新朋友的脾气一样，这样在工程建设或者地质研究的时候，就能更好地应对啦。
测定土壤饱和渗透系数的试验方法与结果优化
（ １ ． Ｇｒ ａ ｄｕ ａ ｔ ｅ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｇｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ； ２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｇｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
可靠性较高 。
ห้องสมุดไป่ตู้
关 键 词 ：土 壤 ； 饱 和渗透系数 ； Ｇｕ ｅ ｌ ｐ ｈ渗 透 仪 法 ； 室内渗透试验 ； 置信 区间； 可 靠 性
中图分类号 ： Ｔ Ｕ４ １ １ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ｌ ６ ７ １ － １ ５ ５ ６ （ ２ Ｏ １ ３ ） ０ ５ — ０ １ ４ ４ 一 Ｏ ５
Ｔｅ ｓ ｔ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｄｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｉ ｌ Ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｐｅ ｒ ｍｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
Ｃｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｔ ｓ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ Ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
ｔ ｈｅ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏｆ ｓ ｏｉ ｌ ａ ｎｄ ｒ ｏ ｃ ｋ， ｗ ｈｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ａ ｎ ｉ ｎｄ ｉ ｓ ｐ ｅ ｎｓ ａ ｂｌ ｅ ｉ ｎｄ ｅ ｘ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇｒ ｏ ｕｎ ｄｗａ ｔ ｅ ｒ ．Ｓｏ ｉ ｌ
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——环刀法精编版
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。
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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。
4.5 在渗透筒上部加5cm 深的水层（可做上记号），待漏斗下面滴下第一滴水时开始用秒表计时，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，注意要保持一定的压力梯度），并分别用量筒计量渗出水量Q 1、Q 2、Q 3……Q n 。
每更换一次烧杯，要迅速将渗透筒上的水层加至5cm 深度，并用温度计记录水温。
4.6 根据不同类型的土壤，试验一般在30min 到1h 即开始稳定。
如果不稳定，应继续延长到单位时间内渗出水量相等时为止。
4.7 同时测定渗透筒中水的温度。
5 结果计算
5.1 渗出水总量按式（2）计算：
Q =S
Q Q Q Q n 10)(321×+++L L ……（2） 式（2）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 ——渗透筒的横截面积，cm 2；
10——由cm 换算成mm 所乘倍数。
5.2 渗透速度按式（3）计算：
V =S
t Q n n ××10……（3） 式（3）中：
V ——渗透速度，mm/min ；
Q n ——n 次渗出水量，mL ，即cm 3；
t n ——每次渗透所间隔时间，min 。
5.3 饱和导水率（渗透系数）按式（4）计算：
K t =)(10L h S t L Q n n +××××=V ×L
h L +……（4） 式（4）中：
K t ——温度为t （℃）时的饱和导水率（渗透系数），mm/min ；
Q n ——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 。
5.4 为了使不同温度下所测得的K t 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：
K 10=°
+t K t 03.07.0……（5） 式（5）中：
K 10——温度为10℃时的饱和导水率（渗透系数），mm/min ；
K t ——温度为t(℃)时的饱和导水率（渗透系数），mm/min ；
t °——测定时水的温度，℃。
5.5 每一土壤层次重复测定5次，取其算术平均值，取两位小数。
6 参考文献
[1] LY/T 1218-1999. 森林土壤渗透性的测定。
[2] 孙鸿烈，刘光崧. 土壤理化分析与剖面描述. 北京：中国标准出版社. 1996，16.。