一种测定地表土壤入渗速率的方法技术

本发明专利技术涉及一种测定地表土壤入渗速率的方法，是在圭夫仪出水口附近布设两个高度相同，直径不同的同心环状的大小金属圆管，并在圆管之间覆土，加水使覆土水分饱和，然后进行地表土壤入渗速率的测定即可。本发明专利技术的优点体现在：1、利用该装置可以改进圭夫仪测定土壤渗透速率的方法，使其的测定范围，从改进前仅能测定地表以下的土壤水分渗透速率，扩大到也能够较精确地测定地表以上的土壤入渗速率；2、设计的小金属圆管装置，可以紧密地与地表土壤结合，确保小金属圆管内有一定的水位蓄积；3、设计的大金属圆管装置，其内有覆土并加水饱和，可以保证测定时小金属圆管壁内外的水压力一致，最大限度地减少了管内的积水向管外侧渗，确保了测定结果的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土壤物理
中测定地表土壤入渗速率的方法，具体是一种利用圭夫仪(Guelph Permeameter)的改进装置测定地表土壤入渗速率的方法。
技术介绍
土壤入渗性能是土壤重要的水分物理性质，它是影响降雨转化为地表径流和土壤水的比例的一个重要参数，也是一个反映土壤涵养水源和抗侵蚀能力的重要标识。圭夫仪 (Guelph Permeameter)是一种测定土壤表层以下渗透速率的常用仪器，目前国内外许多学者尝试用它来测定地表土壤入渗速率，但由于其在测定过程中需要扰动地表土壤结构，因而测得的地表土壤入渗速率与实际的结果存在较大的偏差，这极大地限制了该仪器的使用范围。在圭夫仪的使用过程中，按其标准的操作规程，必须在地表以下开挖一个直径约6cm、 深达15cm的土洞，以保证从圭夫仪下端出水口的出水不致在地表随意扩散，并在土洞中维持一定的水位，但这样就破坏了地表土壤结构，因而实际测定的结果并不是地表土壤入渗速率，而是水分在土壤表层以下的渗透速率(见附图1)。如果在地表增加一个不扰动地表的集水装置，使得圭夫仪下端出水口出水在地表不至于随意扩散并维持一定的水位，这样水分就可以经由未扰动的地表往土壤深层渗透，测定的结果就非常接近于真实的情况，这就大大拓展圭夫仪的使用范围，降低了测试误差。
技术实现思路
本专利技术针对目前的圭夫仪法扰动地表土壤结构、不能精确测定地表土壤入渗速率的缺点，提出一种在地表增加一集水、覆土装置，在不破坏地表土壤结构的情况下能测定地表土壤入渗速率的方法。本专利技术的技术方案如下，其特征在于包括如下步骤一、制作圆管。制作两个高度相同，且高度均为15至20cm、内直径分别为IOcm和 20cm的金属圆管；圆管的下端边缘打磨成刃口状；二、布设圆管，将小金属圆管(内直径IOcm)带刃口的一端放置于待测区的水平地表，并轻微按压、旋转，确保其与地表紧密接触；以小金属圆管的中心为中心，将大金属圆管 (直径为20cm)呈同心环状均勻套于小金属圆管之外，带刃口的一端亦置于地表，并轻微按压、旋转，确保其与地表紧密接触，并不至于破坏地表结构。在金属圆管压入地面后，保持地面以上金属圆管的高度相同且均为15cm。如若地表有杂草覆盖，需在布设圆管前将杂草剪去，注意不要扰动地表土壤结构；三、在圭夫仪安装地点附近，挖取同一类型的地表土，均勻覆盖于大小金属圆管之间的地表空隙，并按压使之紧实；覆土高度根据小金属圆管内预设的积水高度，一般5至 IOcm为宜。覆土要求有一定的高度，但并不要求太高，经过实际测定，在5至IOcm已经能够满足小金属圆管内外的压力平衡，达到测定要求；四、在使用圭夫仪测定前，将大小金属圆管之间的覆土加一定的水量，使得覆土水分达到饱和状态。这样可以确保正式测定后，小金属圆管壁内外的水压力一致，尽量减少小金属圆管内的积水向管外地表侧渗；五、按照圭夫仪的标准操作规程进行地表土壤入渗速率的测定。由于地表土壤入渗面积的直径由原来的6cm扩展到本方法的10cm，从而导致地表土壤入渗面积有了一个比例的变化，原始方法地表土壤入渗面积只有本方法的0. 36，因此按照本方法测得的地表土壤入渗率，均需乘以换算系数0. 36，才为最终正确的地表土壤入渗率。其中所述的金属圆管优先选用钢制圆管。所述的金属圆管管壁厚度为2至5mm。本专利技术的优点体现在1、利用该装置可以改进圭夫仪测定土壤渗透速率的方法，扩大了仪器的测定范围，使其从改进前仅能测定地表以下的土壤水分渗透速率，扩大到也能够较精确地测定地表以上土壤入渗速率；2、设计的小金属圆管装置，可以紧密地与地表土壤结合，确保小金属圆管内有一定的水位蓄积；3、设计的大金属圆管装置，其内有覆土并加水饱和，可以保证测定时小金属圆管壁内外的水压力一致，最大限度地减少了管内的积水向管外侧渗，确保了测定结果的精度。4、本方法操作也很简单，而且改进的方法只是增加了两个金属圆管，成本低。附图说明图1为普通圭夫仪测定土壤渗透速率示意图；图2是本专利技术测定地表土壤渗透速率示意图；图3是本专利技术金属圆管装置结构示意图。附图标记1、圭夫仪；2、覆土 ；3、小金属圆管；4、大金属圆管。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。实施例一如附图2、3所示，本专利技术针对目前的圭夫仪法只能测定土壤表层以下渗透速率的缺点，提出了一种地表集水和覆土的特定装置，使圭夫仪法也适用于地表土壤入渗速率的测定。，包括如下步骤一、制作圆管。制作两个高度均为16cm、内直径分别为IOcm和20cm的金属圆管 3、4，金属圆管的管壁厚度均为3mm。金属圆管圆管的下端边缘打磨成刃口状；二、布设圆管，将小金属圆管3带刃口的一端放置于待测区的水平地表，并轻微按压、旋转，确保其与地表紧密接触；以小金属圆管的中心为中心，将大金属圆管4呈同心环状均勻套于小金属圆管之外，带刃口的一端亦置于地表，并轻微按压、旋转，确保其与地表紧密接触，并不至于破坏地表结构。在金属圆管压入地面后，保持地面以上金属圆管的高度相同，且均为15cm。如若地表有杂草覆盖，需在布设圆管前将杂草剪去，注意不要扰动地表土壤结构；三、在圭夫仪1安装地点附近，挖取同一类型的地表土，均勻覆盖于大小金属圆管之间的地表空隙，并按压使之紧实；覆土 2高度根据小金属圆管内预设的积水高度，为 5 cm ；四、在使用圭夫仪测定前，将大小金属圆管之间的覆土加一定的水量，使得覆土水分达到饱和状态。这样可以确保正式测定后，小金属圆管壁内外的水压力一致，尽量减少小金属圆管内的积水向管外地表侧渗；五、按照圭夫仪的标准操作规程进行地表土壤入渗速率的测定。测定结果乘以 0. 36就得到实际的地表土壤入渗速率。实施例二，除了步骤一中，金属圆管为钢制圆管，圆管高度均为18cm，管壁厚度均为5mm，步骤三中覆土高度为IOcm之外，其余均与实施例一相同。实施例三，除了步骤一中，圆管高度均为20cm，管壁厚度均为2mm，步骤三中覆土高度为8cm之外，其余均与实施例一相同。权利要求1.，其特征在于包括如下步骤一、制作两个高度相同，且高度均为15至20cm、内直径分别为IOcm和20cm的金属圆管；圆管的下端边缘打磨成刃口状；二、布设金属圆管，将小金属圆管带刃口的一端放置于待测区的水平地表，并轻微按压、旋转，确保其与地表紧密接触；以小金属圆管的中心为中心，将大金属圆管呈同心环状均与套于小金属圆管之外，带刃口的一端亦置于地表，并轻微按压、旋转，确保其与地表紧密接触，并不破坏地表结构；在金属圆管轻微压入地面后，保持地表以上金属圆管的高度相同且均为15cm ；三、在圭夫仪安装地点附近，挖取同一类型的地表土，均勻覆盖于大小金属圆管之间的地表空隙，并按压使土紧实；四、在使用圭夫仪测定前，将大小金属圆管之间的覆土加水，使得覆土水分达到充分饱和状态；五、按照圭夫仪的标准操作规程进行地表土壤入渗速率的测定。2.根据权利要求1所述测定地表土壤入渗速率的方法，其特征在于通过所述方法测定得到的地表土壤入渗速率，乘以换算系数0. 36之后，得到最终正确的地表土壤入渗速率。3.根据权利要求1所述测定地表土壤入渗速率的方法，其特征在于所述的步骤二中， 在布设圆管前将地表的杂草剪去。4.根据权利要求1所述测定地表土壤入渗速率的方法，其特征在于所述的步骤三中本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种测定地表土壤入渗速率的方法，其特征在于包括如下步骤：一、制作两个高度相同，且高度均为１５至２０ｃｍ、内直径分别为１０ｃｍ和２０ｃｍ的金属圆管；圆管的下端边缘打磨成刃口状；二、布设金属圆管，将小金属圆管带刃口的一端放置于待测区的水平地表，并轻微按压、旋转，确保其与地表紧密接触；以小金属圆管的中心为中心，将大金属圆管呈同心环状均与套于小金属圆管之外，带刃口的一端亦置于地表，并轻微按压、旋转，确保其与地表紧密接触，并不破坏地表结构；在金属圆管轻微压入地面后，保持地表以上金属圆管的高度相同且均为１５ｃｍ；三、在圭夫仪安装地点附近，挖取同一类型的地表土，均匀覆盖于大小金属圆管之间的地表空隙，并按压使土紧实；四、在使用圭夫仪测定前，将大小金属圆管之间的覆土加水，使得覆土水分达到充分饱和状态；五、按照圭夫仪的标准操作规程进行地表土壤入渗速率的测定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊东红，龙翼，严冬春，翟娟，苏正安，
申请(专利权)人：中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：发明
国别省市：90