[发明专利]用压力板/压力膜出流法测定非饱和土壤水动力学参数的方法

说明书

本发明提供一种用压力板/压力膜出流法测定非饱和土壤水动力学参数的方法，包括非饱和土壤水分特征曲线、扩散度和水利传导度的测定，具体包括以下步骤：配置土样，扰动土样或非扰动土样均可；接量测装置，通过调节空气机压缩，控制压力水平，再调节拟送进提取器内的压力；调压时，并计时，记下达到稳定后的总排水量，获得水分特征曲线；并进一步通过“多步法”和“一步法”，对压力连续变化以及选择压力条件下的测定土壤非饱和水力传导度和扩散度，从而实现全部非饱和土壤水动力参数的同步测定。本发明方法能够更加精准预报非饱和土壤水分运动，实现农业生产和生态的准确测量提供支持。

技术领域

本发明属于农业技术领域，特别是涉及一种用压力板/压力膜出流法测定非饱和土壤水动力参数的方法。

背景技术

随着水资源和环境等问题的日渐突出，针对土壤中水分运动的研究已经成为重要的课题。土壤水分运动是一个复杂的过程，与灌溉方式、土壤条件和外界环境等众多因素密切相关，土壤水分状况直接或间接影响土壤气、热河溶脂的状况，关系到农作物收货情况、土壤肥力以及土壤内部的物理、化学及生物过程，对农业生产和生态的准确测量和研究具有重要意义。

求解非饱和土壤水分运动方程进而预报非饱和土壤水分运动必须首先获得土壤水分运动参数，参数的准确性决定于这些参数相关的水分运动模型的可靠性。

非饱和土壤水分运动参数，即非饱和土壤水动力学参数，包括土壤水分特征曲线，水力传导度和扩散度，这些参数涵盖了所有的非饱和土壤水动力学参数。尽管针对土壤水分特征曲线、扩散度、水力传导度参数，亦有大量的测定方法，但是并没有一种方法能够实现所有非饱和土壤水动力学参数的同步测定。实现所有非饱和土壤水动力学参数的同步测定对于求解非饱和土壤水分运动方程是非常有利的，因为，在模拟非饱和土壤水分运动，在每一个节点，所有的水动力参数对应的节点状态都是一致的，而这与同步测定方法是一致的。采用不同的方法，对不同的水动力参数进行分别测定，则无法保障参数的对应节点状态一致性。在理论上，本发明所提出的测试方法对于求解非饱和土壤水流运动方程式更为有利的。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用压力板/压力膜出流法测定非饱和土壤水动力学参数的方法，该方法能够实现土壤水分特征曲线、扩散度、水力传导度的同步测定，为更加精准预报非饱和土壤水分运动，实现农业生产和生态的准确测量提供支持。

本发明所提供的技术方案具体如下：

一种用压力板/压力膜出流法测定非饱和土壤水动力学参数的方法，包括以下步骤：

步骤1，将土样饱和后放在压力板提取器或压力膜提取器内，加压至设定的最大压力；

步骤2，加压过程中加压值的大小根据水分特征曲线变化特性，控制每次加压值，开始时每次加压值小于0.1Bar，以后每次加压值逐渐加大至0.5Bar～1.0Bar；

步骤3，每次加压后，土样开始排水；仅测定水分特征曲线的情况下，则一直加压至土样不再排水为止，测定在该压力下总排水量即可；若要求扩散度D或水力传导度K，则必须要量测排水过程；在观测排水过程时，加压初期，排水量较大，观测次数和时间间隔应满足精确测定排水通量的需要；

步骤4，在加压至设定最大压力时，停止加压，将土样取出并称重，称重后烘干，再称重，可求得最后压力时的含水率；

步骤5，测定水分特征曲线h～θ，扩散度D，水力传导度K及容水度c，具体实现如下：

①测定水分特征曲线：

由步骤4可求得在设定最大压力时的含水率，根据最后一个压力与前一个压力之间的排水量，则可推算这一压力下的含水率，并逐步向前推算不同压力下含水率，从而求得h～θ曲线，即水分特征曲线，h表示压力，θ表示含水率；

②测定扩散度D，水力传导度K及容水度c，具体实现如下：