專利名稱：一種測定地表土壤入滲速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤物理技術(shù)領(lǐng)域中測定地表土壤入滲速率的方法，具體是一種利用圭夫儀(Guelph Permeameter)的改進(jìn)裝置測定地表土壤入滲速率的方法。
背景技術(shù)：
土壤入滲性能是土壤重要的水分物理性質(zhì)，它是影響降雨轉(zhuǎn)化為地表徑流和土壤水的比例的一個(gè)重要參數(shù)，也是一個(gè)反映土壤涵養(yǎng)水源和抗侵蝕能力的重要標(biāo)識(shí)。圭夫儀 (Guelph Permeameter)是一種測定土壤表層以下滲透速率的常用儀器，目前國內(nèi)外許多學(xué)者嘗試用它來測定地表土壤入滲速率，但由于其在測定過程中需要擾動(dòng)地表土壤結(jié)構(gòu)，因而測得的地表土壤入滲速率與實(shí)際的結(jié)果存在較大的偏差，這極大地限制了該儀器的使用范圍。在圭夫儀的使用過程中，按其標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程，必須在地表以下開挖一個(gè)直徑約6cm、 深達(dá)15cm的土洞，以保證從圭夫儀下端出水口的出水不致在地表隨意擴(kuò)散，并在土洞中維持一定的水位，但這樣就破壞了地表土壤結(jié)構(gòu)，因而實(shí)際測定的結(jié)果并不是地表土壤入滲速率，而是水分在土壤表層以下的滲透速率(見附圖1)。如果在地表增加一個(gè)不擾動(dòng)地表的集水裝置，使得圭夫儀下端出水口出水在地表不至于隨意擴(kuò)散并維持一定的水位，這樣水分就可以經(jīng)由未擾動(dòng)的地表往土壤深層滲透，測定的結(jié)果就非常接近于真實(shí)的情況，這就大大拓展圭夫儀的使用范圍，降低了測試誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前的圭夫儀法擾動(dòng)地表土壤結(jié)構(gòu)、不能精確測定地表土壤入滲速率的缺點(diǎn)，提出一種在地表增加一集水、覆土裝置，在不破壞地表土壤結(jié)構(gòu)的情況下能測定地表土壤入滲速率的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種測定地表土壤入滲速率的方法，其特征在于包括如下步驟一、制作圓管。制作兩個(gè)高度相同，且高度均為15至20cm、內(nèi)直徑分別為IOcm和 20cm的金屬圓管；圓管的下端邊緣打磨成刃口狀；二、布設(shè)圓管，將小金屬圓管(內(nèi)直徑IOcm)帶刃口的一端放置于待測區(qū)的水平地表，并輕微按壓、旋轉(zhuǎn)，確保其與地表緊密接觸；以小金屬圓管的中心為中心，將大金屬圓管 (直徑為20cm)呈同心環(huán)狀均勻套于小金屬圓管之外，帶刃口的一端亦置于地表，并輕微按壓、旋轉(zhuǎn)，確保其與地表緊密接觸，并不至于破壞地表結(jié)構(gòu)。在金屬圓管壓入地面后，保持地面以上金屬圓管的高度相同且均為15cm。如若地表有雜草覆蓋，需在布設(shè)圓管前將雜草剪去，注意不要擾動(dòng)地表土壤結(jié)構(gòu)；三、在圭夫儀安裝地點(diǎn)附近，挖取同一類型的地表土，均勻覆蓋于大小金屬圓管之間的地表空隙，并按壓使之緊實(shí)；覆土高度根據(jù)小金屬圓管內(nèi)預(yù)設(shè)的積水高度，一般5至 IOcm為宜。覆土要求有一定的高度，但并不要求太高，經(jīng)過實(shí)際測定，在5至IOcm已經(jīng)能夠滿足小金屬圓管內(nèi)外的壓力平衡，達(dá)到測定要求；
四、在使用圭夫儀測定前，將大小金屬圓管之間的覆土加一定的水量，使得覆土水分達(dá)到飽和狀態(tài)。這樣可以確保正式測定后，小金屬圓管壁內(nèi)外的水壓力一致，盡量減少小金屬圓管內(nèi)的積水向管外地表側(cè)滲；五、按照圭夫儀的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程進(jìn)行地表土壤入滲速率的測定。由于地表土壤入滲面積的直徑由原來的6cm擴(kuò)展到本方法的10cm，從而導(dǎo)致地表土壤入滲面積有了一個(gè)比例的變化，原始方法地表土壤入滲面積只有本方法的0. 36，因此按照本方法測得的地表土壤入滲率，均需乘以換算系數(shù)0. 36，才為最終正確的地表土壤入滲率。其中所述的金屬圓管優(yōu)先選用鋼制圓管。所述的金屬圓管管壁厚度為2至5mm。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在1、利用該裝置可以改進(jìn)圭夫儀測定土壤滲透速率的方法，擴(kuò)大了儀器的測定范圍，使其從改進(jìn)前僅能測定地表以下的土壤水分滲透速率，擴(kuò)大到也能夠較精確地測定地表以上土壤入滲速率；2、設(shè)計(jì)的小金屬圓管裝置，可以緊密地與地表土壤結(jié)合，確保小金屬圓管內(nèi)有一定的水位蓄積；3、設(shè)計(jì)的大金屬圓管裝置，其內(nèi)有覆土并加水飽和，可以保證測定時(shí)小金屬圓管壁內(nèi)外的水壓力一致，最大限度地減少了管內(nèi)的積水向管外側(cè)滲，確保了測定結(jié)果的精度。4、本方法操作也很簡單，而且改進(jìn)的方法只是增加了兩個(gè)金屬圓管，成本低。


圖1為普通圭夫儀測定土壤滲透速率示意圖；圖2是本發(fā)明測定地表土壤滲透速率示意圖；圖3是本發(fā)明金屬圓管裝置結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記1、圭夫儀；2、覆土 ；3、小金屬圓管；4、大金屬圓管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。實(shí)施例一如附圖2、3所示，本發(fā)明針對目前的圭夫儀法只能測定土壤表層以下滲透速率的缺點(diǎn)，提出了一種地表集水和覆土的特定裝置，使圭夫儀法也適用于地表土壤入滲速率的測定。一種測定地表土壤入滲速率的方法，包括如下步驟一、制作圓管。制作兩個(gè)高度均為16cm、內(nèi)直徑分別為IOcm和20cm的金屬圓管 3、4，金屬圓管的管壁厚度均為3mm。金屬圓管圓管的下端邊緣打磨成刃口狀；二、布設(shè)圓管，將小金屬圓管3帶刃口的一端放置于待測區(qū)的水平地表，并輕微按壓、旋轉(zhuǎn)，確保其與地表緊密接觸；以小金屬圓管的中心為中心，將大金屬圓管4呈同心環(huán)狀均勻套于小金屬圓管之外，帶刃口的一端亦置于地表，并輕微按壓、旋轉(zhuǎn)，確保其與地表緊密接觸，并不至于破壞地表結(jié)構(gòu)。在金屬圓管壓入地面后，保持地面以上金屬圓管的高度相同，且均為15cm。如若地表有雜草覆蓋，需在布設(shè)圓管前將雜草剪去，注意不要擾動(dòng)地表土壤結(jié)構(gòu)；三、在圭夫儀1安裝地點(diǎn)附近，挖取同一類型的地表土，均勻覆蓋于大小金屬圓管之間的地表空隙，并按壓使之緊實(shí)；覆土 2高度根據(jù)小金屬圓管內(nèi)預(yù)設(shè)的積水高度，為 5 cm ；四、在使用圭夫儀測定前，將大小金屬圓管之間的覆土加一定的水量，使得覆土水分達(dá)到飽和狀態(tài)。這樣可以確保正式測定后，小金屬圓管壁內(nèi)外的水壓力一致，盡量減少小金屬圓管內(nèi)的積水向管外地表側(cè)滲；五、按照圭夫儀的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程進(jìn)行地表土壤入滲速率的測定。測定結(jié)果乘以 0. 36就得到實(shí)際的地表土壤入滲速率。實(shí)施例二一種測定地表土壤入滲速率的方法，除了步驟一中，金屬圓管為鋼制圓管，圓管高度均為18cm，管壁厚度均為5mm，步驟三中覆土高度為IOcm之外，其余均與實(shí)施例一相同。實(shí)施例三一種測定地表土壤入滲速率的方法，除了步驟一中，圓管高度均為20cm，管壁厚度均為2mm，步驟三中覆土高度為8cm之外，其余均與實(shí)施例一相同。
權(quán)利要求
1.一種測定地表土壤入滲速率的方法，其特征在于包括如下步驟一、制作兩個(gè)高度相同，且高度均為15至20cm、內(nèi)直徑分別為IOcm和20cm的金屬圓管；圓管的下端邊緣打磨成刃口狀；二、布設(shè)金屬圓管，將小金屬圓管帶刃口的一端放置于待測區(qū)的水平地表，并輕微按壓、旋轉(zhuǎn)，確保其與地表緊密接觸；以小金屬圓管的中心為中心，將大金屬圓管呈同心環(huán)狀均與套于小金屬圓管之外，帶刃口的一端亦置于地表，并輕微按壓、旋轉(zhuǎn)，確保其與地表緊密接觸，并不破壞地表結(jié)構(gòu)；在金屬圓管輕微壓入地面后，保持地表以上金屬圓管的高度相同且均為15cm ；三、在圭夫儀安裝地點(diǎn)附近，挖取同一類型的地表土，均勻覆蓋于大小金屬圓管之間的地表空隙，并按壓使土緊實(shí)；四、在使用圭夫儀測定前，將大小金屬圓管之間的覆土加水，使得覆土水分達(dá)到充分飽和狀態(tài)；五、按照圭夫儀的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程進(jìn)行地表土壤入滲速率的測定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定地表土壤入滲速率的方法，其特征在于通過所述方法測定得到的地表土壤入滲速率，乘以換算系數(shù)0. 36之后，得到最終正確的地表土壤入滲速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定地表土壤入滲速率的方法，其特征在于所述的步驟二中， 在布設(shè)圓管前將地表的雜草剪去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定地表土壤入滲速率的方法，其特征在于所述的步驟三中， 覆土高度5至10cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定地表土壤入滲速率的方法，其特征在于所述的金屬圓管為鋼制圓管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定地表土壤入滲速率的方法，其特征在于所述的金屬圓管管壁厚度為2至5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測定地表土壤入滲速率的方法，是在圭夫儀出水口附近布設(shè)兩個(gè)高度相同，直徑不同的同心環(huán)狀的大小金屬圓管，并在圓管之間覆土，加水使覆土水分飽和，然后進(jìn)行地表土壤入滲速率的測定即可。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在1、利用該裝置可以改進(jìn)圭夫儀測定土壤滲透速率的方法，使其的測定范圍，從改進(jìn)前僅能測定地表以下的土壤水分滲透速率，擴(kuò)大到也能夠較精確地測定地表以上的土壤入滲速率；2、設(shè)計(jì)的小金屬圓管裝置，可以緊密地與地表土壤結(jié)合，確保小金屬圓管內(nèi)有一定的水位蓄積；3、設(shè)計(jì)的大金屬圓管裝置，其內(nèi)有覆土并加水飽和，可以保證測定時(shí)小金屬圓管壁內(nèi)外的水壓力一致，最大限度地減少了管內(nèi)的積水向管外側(cè)滲，確保了測定結(jié)果的精度。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102252950SQ20111019589
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者嚴(yán)冬春, 熊東紅, 翟娟, 蘇正安, 龍翼 申請人:中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所