２０１２年第１期 （第４０卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．１．２０１２ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．４０） 文章编号：１００７—７５９６（２０１２）０１—００７９一Ｏ３ 水平土柱法测定非饱和土壤水力扩散度实验 申云云，朱树辉 （青县水利局，河北青县０６２６５０） 摘 要：水力扩散度是非饱和土壤水分运动的一个重要指标，对于地表水一土壤水一地下水转化规律的研究、农田土壤水分预测预 报、区域水盐运动规律的研究等，它是一个必不可少的参数。介绍了水平土柱法测定土壤水力扩散度的实验方法、实验装 置和实验步骤，并对某区土样详细记录了试验的全过程和结论数据，并对实验结果进行了分析比较。 关键词：水平土柱法；水力扩散度；实验装置；实验步骤；结果分析 中图分类号：ＴＵｇｌ 文献标识码：Ｂ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ Ｓｏｉｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｄｉｆｕｓｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｓｏｉｌ Ｃｏｌｕｍｎ Ｍｅｔｈｏｄ ＳＨＥＮ Ｙｕｎ・－ｙｕｎ ａｎｄ ＺＨＵ Ｓｈｕ－－ｈｕｉ （Ｑｉｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｑｉｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ，０６２６５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｏｆ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｉｌ ｗａｔｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｉｓ ａｎ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒ－－ｓｏｉｌ ｗａｔｅｒ－－ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｆｏｒｅｃａｓｔ ａｎｄ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｓａｌｔ ｍｏｖｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒａｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｏｉｌ ｃｏｌｕｍｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ．Ａｓ ａ ｓｔｕｄｙ ｓａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ａｒｅ ａｌｓｏ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｏｒｉｚｏｎｔｌ ｓｏｉａｌ ｃｏｌｕｍｎ ｍｅｔｈｏｄ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｄｉｆｕｓｉｖｉｔｙ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ；ｒｅｓｕｌｔ ａｎａｌｙｓｉｓ １概述 我国是农业大国，如何保持农业的可持续发展、提高水 资源的有效利用率、确保水土和水与环境之间的平衡是亟待 解决的问题 ，研究土壤水分运移特性和参数成为农业可持 续发展不可或缺的因素 Ｊ。 １．１水力扩散度 土壤水力扩散是土壤水力传导度与土壤比容水度的比 值，量纲为［￡ ］，常以符号Ｄ（０）表示，它是为简化非饱和 土壤水流方程而设置的一个参数。 非饱和土壤水力扩散度，又叫扩散率或扩散系数，水力 扩散度是非饱和土壤水分运动的一个重要指标。对于地表 水一土壤水一地下水转化规律的研究、农田土壤水分预测预 报、区域水盐运动规律的研究等，它是一个必不可少的参数， 其值的大小对计算结果有较大影响 “ ；它是运用土壤水动 力学基本原理建立土壤水运动的数学模型，模拟不同降雨或 灌溉强度下土壤含水量的一维空间分布、人渗、径流过程和 平土柱吸渗实验，忽略重力作用，根据一维水平流动的偏微 分方程和定解条件，引入Ｂｏｈｚｍａｎｎ变换后，将偏微分方程化 为常微分方程，用解析法求得计算公式，再由实验资料列表 计算Ｄ（ ）值。此法不失为室内测定Ｄ（ ）的重要方法之 在非饱和土壤水分运动研究中起到了重要的作用。水 平土柱法是实验室测定土壤水力扩散度Ｄ（０）的非稳定流方 法，最早由Ｂｒｕｓｅ和Ｋｌｕｔｅ（１９５６）提出。该方法是依据土壤水 分在较长的（水平半无限边界）均质土柱中发生水平运动的 情况进行分析计算的，本文中即采用此方法 Ｊ。 一。２实验装置及原理 ２．１实验原理 水平土柱法是实验室测定土壤水力扩散度Ｄ（０）的非稳 定流方法，最早由Ｂｒｕｓｅ和Ｋｌｕｔｅ（１９５６）提出。该方法是依据 土壤水分在较长的（水平半无限边界）均质土柱中发生水平 运动的情况进行分析计算的 ，其装置如图１所示。 ２．２实验装置 实验装置的构件与土壤水力传导度测定实验基本相同， 包括水势、水量及温度的传感器，且数量也完全相同，因此， 两个参数的测定实验采用一套主机，两套输入系统的方法， 所以整个数据自动采集系统的工作原理完全一致，测定实图 见图２。 产流总量以及溶质运动、污染物迁移等水分运动过程研究中 必不可少的重要参数 Ｊ。 １．２常用的测定方法 非饱和土壤水分运动扩散度的计算早已为人们所重视。 用水平土注测定非饱和土壤水分扩散度实验，普遍使用的方 法是Ｂｒｕｓｅ和Ｋｌｕｔｅ（１９５６年）提出的，即利用一个半无限长水 ［收稿日期］２０１ｌ一０９—０５ ［作者简介］申云云（１９７６一），女，河北青县人，助理工程师，主要从事小型农田水利工程建设与管理工作；朱树辉（１９８０一）， 男，河北青县人，助理工程师，主要从事小型农田水利工程建设与管理工作。 ・－－－——７９－－－——
