[实用新型]一种原位测量田间土壤饱和导水率的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土壤水分参数的测量装置，特别涉及一种原位测量田间土壤饱和导水率的装置。

背景技术

由于水资源危机与环境污染等问题，水分在土壤中运移规律的研究日益受到重视。在定量化描述土壤中水分运移规律的方法中(解析解、半解析解、数值解)，均要有相应的土壤水分参数，土壤饱和导水率就是其中的参数之一。由于田间与室内测定的土壤水分参数的差别，田间测定技术仍是一个迫切需要解决的问题。

田间原位测定土壤饱和导水率的方法有双环法、单环法、盘式入渗仪法、恒定水头井法、瞬时剖面法、模拟降雨法等。其中，恒定水头井法是利用稳态原理测定土壤饱和导水率的方法，具有明显的省水和操作简便等优点。其测定的方法与原理是：用土钻打一垂直的圆柱形井(直径6cm左右，井深根据需要而定)，然后(根据马氏瓶原理)在井内维持一恒定水位，井内土壤入渗速率在经历过短暂的下降阶段后将建立稳态的入渗过程(即入渗速率随时间基本上保持不变)，通过供水装置内水位下降深度的观测即可获取稳态入渗速率。将井内稳态入渗速率、恒定水位和井半径代入稳态模型后，即可求得土壤饱和导水率。利用恒定水头井法估算田间土壤饱和导水率K_s(cm/min)的稳态模型为：

Ks=Qs(2πH2C+2πHα*C+πa2)-1]]>

式中：Q_s为稳态入渗速率，cm³/min；

C为无量纲形状系数，是H/a的函数；

α^*为表征稳流条件下土壤毛管吸力作用的参数，cm^-1；

α为井半径，cm；

H为井中稳态水深，cm。

在利用一个水头的方法求解稳态模型中的饱和导水率K_s时，α^*为常量，常用分类表为：

α^*＝1.0m^-1，压实的粘土(人工建筑的粘土层，如粘土内衬，粘土覆盖等，或实验室处理过的细粒土)。

α^*＝4.0m^-1，无结构的细质土壤。

α^*＝12.0m^-1，多数有结构的土壤(由粘壤土至粘土)，也包括多数无结构的中、细砂和砂壤土。

α^*＝36.0m^-1，粗砂、砾砂、包括有裂隙与大孔隙的各种土壤。

计算C的经验方程为：

利用恒定水头井法测定田间土壤饱和导水率的原理，揭示了外部供水速率和土壤入渗速率的平衡，稳态的获得是稳态模型能够用于计算土壤饱和导水率的前提。Guelph入渗仪是加拿大土壤物理学教授D.E.Elrick及其合作者利用恒定水头井法稳态原理研制的获取田间土壤饱和导水率的一种便携装置，Guelph入渗仪的简洁性和耗水量小的特点，使它成为用于测量机动车辆无法到达地区土壤饱和导水率的潜在的有用工具，被广泛应用于森林水文学的研究和不透水层以上土壤的饱和导水率测定，及田间土壤渗透参数的测量。但由于该仪器结构负责复杂，价格偏贵，限制了其推广应用。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中的仪器价格昂贵的问题，提供了一种原位测量田间土壤饱和导水率的装置，具有省水、结构简单、成本低廉、使用管理方便的优点。