[发明专利]基于完全非线性流动过程响应的非饱和土壤水分扩散度的测定方法

摘要

本发明公开了一种基于完全非线性流动过程响应的非饱和土壤水分扩散度的测定方法，包括水平渗吸过程和水平穿透过程连续过程中测定扩散度试验；通过监测水平土柱中渗吸过程中总入渗水量及各水平位置含水率；未形成边界出流前，绘制θ～η关系曲线并基于实测值进行修正；按一定的θ值分割θ～η曲线，用图解分析法求D(θ)值；形成边界出流后，由水平渗吸过程转化为水平穿透过程，测定不同位置土壤基质势以及右侧边界通量，确定扩散系数。本项发明解决现有测试方法测试原理中需要对非饱和水分扩散度D(θ)～θ非线性关系近似线性化、以及测量误差控制的问题，信息明确直观，且在该领域具有独创性。

主权项

一种基于完全非线性流动过程响应的非饱和土壤水分扩散度的测定方法，其特征在于，通过水平渗吸过程测定和水平穿透过程测定，实现覆盖整个非饱和含水率范围的非饱和土壤扩散度测定，包括以下步骤：步骤1，准备水平土柱试验装置，该水平土柱试验装置包括依次连通的供水平水装置、水室、水平土柱、渗出通量测定装置，供水平水装置用于控制土柱的作用水头，水平土柱由左至均匀分隔成若干节子土柱，每节子土柱内布置土壤含水率及基质势测定传感器，各传感器与数据采集器连接；步骤2，对非饱和土壤进行水平渗吸过程测定，具体实现如下：①制备土样及装填土柱，准备好足够的试样，要求试样风干含水量；②准备土柱，将试样按一定容重装填土柱，然后将土柱水平放置，并安装于水平土柱试验装置中；③根据测试水头高度要求对供水平水装置进行水位设定；计时并记下供水平水装置初始水位读数；④经过一定时间，且湿润锋面未达土柱末端之前，结束试验，此时停止供平水装置对土柱的供水，记录整个试验的历时，总入渗水量和各点含水率；形成边界出流后，由水平渗吸过程转化为水平穿透过程；步骤3，对非饱和土壤进行水平穿透过程测定，具体实现如下：在土柱进水边界形成出流后，在试验过程中变换土柱出水边界水头，测定不同时刻t时刻的排水量；步骤4，根据步骤2中记录的总入渗水量及各点含水率绘制θ～η关系曲线，从该曲线可以算得总入渗水量，其值应与实测入渗水量相当，如果相差过大，则应该检查是否有计算错误，若差别不大，则可对θ～η曲线作局部的修正，使其尽量接近实测值；步骤5，根据步骤4绘制的θ～η关系曲线，按一定的θ值分割θ～η曲线，用图解分析法求D(θ)值，并绘制D(θ)～θ曲线；步骤6，根据步骤3中的水平穿透过程对应的试验数据，绘制关系曲线，根据其斜率，确定相应非饱和含水率区间的扩散系数。