环式入渗仪测量土壤初始入渗率效果试验

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1、2014年10月农业机械学报第45卷第10期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．10．022*环式入渗仪测量土壤初始入渗率效果试验11，22，3456张婧雷廷武张光辉蔡崇法黄炎和YangXiusheng(1．中国农业大学水利与土木工程学院，北京100083;2．中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌712100;3．北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京100875;4．华中农业大学资源与环境学院，武汉430070;5．福建农林大学资源与环境学院，福州350002;6．康涅狄克大学自然资源管理

2、与工程系，斯托斯，康涅狄克06269)摘要:提出一种环式入渗试验装置，可以在入渗进行一段时间后，通过观测初始入渗水在土壤剖面的分布，估量初始入渗的过程。该入渗环为可拆分的两个半环，以便通过观察入渗水分在土壤剖面的分布估计初始入渗特性。论述了环的构成和测量过程与方法。同时用有机玻璃圆管装填土样，对比观察模拟真实一维入渗过程。用采自北京的粉壤土和该试验装置进行土壤入渗试验。试验分为3种入土打击能量:1、2、4kg铁锤，自1m高处自由落体打击3入渗环入土。土壤干体积容积密度分别为:1.2、1.3、1.4g/cm。每次试验均向环内注入2L水，每组试验进行2次重复。入渗环内土

3、壤湿润土体表明，实际发生的土壤入渗为由环壁向环内土壤的径向入渗和由地表向下垂直入渗构成，环壁与土壤剖面间产生的优先流极大地影响了初始土壤入渗率的测量精度。在初始入渗阶段，由环壁向土体的水平径向入渗宽度和由地表向土体的垂直入渗深度近似相等，垂直入渗深度是水平径向入渗宽度的1.001倍。环式入渗仪测得的土壤初始入渗率为模拟真实一维入渗率的3.3倍。研究结果可为环式入渗仪测量结果的评估提供参考。关键词:环式入渗仪试验装置测量效果侧壁入渗+中图分类号:S152.72;S237文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)10-0140-07［16］高于人工降雨法的测

4、量结果。雷廷武等认为将引言入渗环砸入土中的过程产生震动，对土壤结构产生降水通过地表进入土壤的过程为入渗。土壤的一定程度的破坏，环壁和土壤间可能会形成一定的［1］缝隙，提供了水分入渗过程的优先路径，造成环式入入渗性能与作物水分利用、灌溉管理、土壤侵蚀、土壤水分与溶质运移等方面密切相关。因此土壤入渗仪测量结果比土壤真实入渗性能偏高。但是优先渗过程的定量描述具有重要意义。土壤入渗率的测流对土壤入渗性能的具体影响过程及对初始入渗率的影响大小目前还不明确。目前研究者大多是对环量是定量研究土壤入渗性能的基础，长期以来受国式入渗仪测量自动化及操作便捷性进行改进，提高内众多学者的广

5、泛关注。目前，土壤入渗率测量方［2－3］环式入渗仪测量的自动化程度，但是对入渗率测量法较多，如环刀法、圆盘入渗仪法、模拟降雨［4］结果准确性的关注较少。环式入渗仪测量结果的准法、降雨入流-产流-积水和降雨入流-产流-出流测确性研究主要集中在环内水头、插深、双环直径、双［5－6］［7］［8］量方法、线源入渗仪、双环法等。其中［17－19］环入渗仪缓冲指标等对测量结果的影响;对于Bouwer论述的环式入渗仪，由于入渗模型概念清环式入渗仪测量结果与测量结果相对稳定的模拟降晰，计算简单，设备成本相对较低，可以方便地进行雨法及原状土环刀法之间的差异研究报道较少。野外测量，是目

6、前应用非常普遍，同时也是很经典的针对环式入渗仪可能存在的缺陷，本文提出一［8－9］测量方法。它已在水文水循环过程、水土保持种测量装置和试验方法，检验环式入渗仪测量土壤治理、生态系统土壤水文过程、灌溉以及面源污染控初始入渗率的效果;给出应用该装置进行试验的操［10－15］制等研究领域得到广泛应用。但大量研究文作方法，并进行入渗试验;用试验现象分析环式入渗献表明，采用环式入渗仪测量的土壤稳定入渗率远仪产生测量误差的原因，并估算误差大小。收稿日期:2013-12-05修回日期:2014-01-03*国家自然科学基金重点资助项目(41230746)作者简介:张婧，博士生，主

7、要从事水利工程研究，E-mail:zhangjingde2011@126．com通讯作者:雷廷武，教授，博士生导师，主要从事土壤侵蚀和旱地农业研究，E-mail:leitingwu@cau．edu．cn第10期张婧等:环式入渗仪测量土壤初始入渗率效果试验141铁锤直径均是60mm，质量分别为1、2、4kg。1可剖分的入渗环及入土打击装置环式入渗仪测量结果偏大的原因之一，可能是由于打击入渗环入土的过程中圆环产生震动，造成环、土分离，产生缝隙，提供了沿环壁产生优先流的路径，导致水分不仅仅由地表进入土壤形成垂直一维入渗，还有由地表垂直入渗和由环壁侧向入渗共同作用构成的