土壤飽和導(dǎo)水率課件

1、 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1、 引言 土壤飽和導(dǎo)水率是土壤重要的物理性質(zhì)之一，它是計算土壤剖面中水的通量和設(shè)計灌溉、排水系統(tǒng)工程的一個重要土壤參數(shù)，也是水文模型中的重要參數(shù)，它的準(zhǔn)確與否嚴(yán)重影響模型的精度。下文介紹了確定飽和導(dǎo)水率的三類方法：按公式計算，實驗室測定和田間現(xiàn)場測定，并對其研究現(xiàn)狀進行分析，對同類研究有重要的參考價值。飽和導(dǎo)水率由于土壤質(zhì)地、容重、孔隙分布以及有機質(zhì)含量等空間變量的影響空間變異強烈。 王小彬等1研究了容重及粒徑大小對土壤持水性的影響，并對各種物料處理（或措施）的保水效果及其對土壤持水特征的影響進行了探討。研究結(jié)果表明，隨著容重的增大，土壤的飽和導(dǎo)水率迅速下降；劉洪

2、祿、楊培嶺等2研究了波涌灌溉土壤表面密實層飽和導(dǎo)水率k與土壤機械組成、土壤容重、供水中斷時間的定量關(guān)系。研究結(jié)果表明，隨著容重的增加，飽和導(dǎo)水率逐漸減小，但隨著黏粒含量的增加，飽和導(dǎo)水率的變化率變??；呂貽忠等3針對鄂爾多斯沙地生物結(jié)皮進行調(diào)查，利用人工噴水模擬降雨分析結(jié)皮對土壤入滲性能的影響。結(jié)果表明，3種土壤的飽和導(dǎo)水率隨著土壤剖面深度的增加呈現(xiàn)出上土層高中間土層低、底土層又升高的趨勢，擾動土與原狀土的飽和導(dǎo)水率差異較大，達到顯著水平，土壤容重、孔隙度、有機質(zhì)含量、黏粒含量和全鹽含量等均對土壤飽和導(dǎo)水率有一定的影響；Helalia認(rèn)為有效孔隙率與土壤飽和導(dǎo)水率相關(guān)性明顯。 單秀枝4通過測定并

3、分析不同有機質(zhì)含量的壤質(zhì)土樣的飽和導(dǎo)水率、水分特征曲線、水分?jǐn)U散率及幾個水分常數(shù)，研究結(jié)果表明，隨著有機質(zhì)含量的增加，土壤飽和導(dǎo)水率呈拋物線變化，當(dāng)有機質(zhì)含量為15 g/kg時，飽和導(dǎo)水率達到最大值。汪志榮、張建豐等5根據(jù)不同溫度條件下的入滲資料，分析了活塞（Green Ampt）公式在溫度場中的適用性，認(rèn)為Green-Ampt公式適用于溫度場影響下的土壤水分運動；Hopmans和Duley6研究了土壤溫度對土壤特性的影響，結(jié)論表明，隨著溫度的增加，土壤飽和導(dǎo)水率增大。鄧西民等7在實驗室對北京壤質(zhì)黏土犁底層原狀土柱進行模擬凍融處理，觀測凍融對其容重、孔隙度、導(dǎo)水率的影響。研究結(jié)果表明，凍融處理

4、后犁底層土壤飽和導(dǎo)水率提高1.47.7倍；Larson研究表明凍融會改變土壤結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和其他物理形狀，對土壤飽和導(dǎo)水率由增加的作用。秦耀東等8對土壤中大孔隙流進行研究，并用一種簡單的方法對土壤內(nèi)的大孔隙和中小孔隙的飽和導(dǎo)水率進行分析，結(jié)果表明，造成土壤導(dǎo)水率較大空間變異的主要原因是土壤大孔隙分布的不均一性，一旦土樣剔除大孔隙的影響，也就是在其質(zhì)域范圍內(nèi)，土壤中小孔隙分布相對較為均一，因而其飽和導(dǎo)水率的變異性也就大大變??；陳風(fēng)琴等研究了縉云山常綠闊葉林下土壤飽和導(dǎo)水率和土壤大孔隙的關(guān)系，結(jié)果表明，飽和導(dǎo)水率具有較大的空間變異性，變異系數(shù)達67%，其大小不僅取決于總孔隙度，更取決于能導(dǎo)水的大孔隙的

5、數(shù)量和大小，飽和導(dǎo)水率的變化對大孔隙變化具有高度依賴性，且與半徑大于0.1 cm的大孔隙體積有較好的相關(guān)性。2 材料與方法2.1 研究區(qū)概況氣候特征：邵陽市位于湖南省西南部，為半山半丘陵區(qū)，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，光照充足，水雨豐沛，四季分明，氣候溫和，夏少酷熱，冬少嚴(yán)寒。受地貌多樣、高差懸殊影響，氣候既有東、西部的地域差異，又有山地與丘平區(qū)的垂直差異，形成一定的小氣候環(huán)境和立體氣候效應(yīng)。境內(nèi)年平均氣溫16. 117. 1C，無霜期272304天，日照1347.31615.3小時，降水量1218.51473.5毫米；雨水大多集中在46月，易遇夏秋連旱。地貌地勢：邵陽市屬江南丘陵大地形區(qū)。地形地

6、勢的基本特點是：地形類型多樣，山地、丘陵、崗地、平地、平原各類地貌兼有，以丘陵、山地為主，山地和丘陵約占全市面積的三分之二，大體是“七分山地兩分田，一分水、路和莊園，東南、西南、西北三面環(huán)山，南嶺山脈最西端之越城嶺綿亙南境，雪峰山脈聳峙西、北，中、東部為衡邵丘陵盆地，順勢向中、東部傾斜，呈向東北敞口的筲箕形。邵陽市為江南丘陵向云貴高原的過渡地帶，西部雪峰山脈、系云貴高原的東緣，東、中部為衡邵丘陵盆地的西域。市境北、西、南面高山環(huán)繞，中、東部丘陵起伏，平原鑲嵌其中，呈由西南向東北傾斜的盆地地貌。邵陽境內(nèi)系江南丘陵向云貴高原過渡地帶，南嶺山脈綿亙南境，雪峰山脈聳峙西、北，橫邵丘陵盆地展布中、東部。

7、整個地勢西南高而東北低，順勢向中、東部傾斜，呈東北向敞口的筲箕形。最高峰為城步苗族自治縣東部二寶頂，海拔2021米；最低處是邵東縣崇山鋪鄉(xiāng)珍龍村測水岸邊，海拔僅125米，地勢比降為10.25%。境內(nèi)溪河密布，有5公里以上的大小河流595條，分屬資江、沅江、湘江與西江四大水系。資江干流兩源透巡，支派縱橫，自西南向東北呈“Y”字型流貫全境，流域面積遍及市轄9縣3區(qū)。巫水源出城步，橫貫綏寧，西入沅江，為境內(nèi)西南部的主要水道。生物資源：邵陽位于南嶺山脈、雪峰山脈與云貴高原余脈三大植物區(qū)系交會地帶，是湖南四大林區(qū)之一。1990年，全市林地面積為1588.89萬畝，活立木總蓄積量達2843萬立方米，森林覆

8、蓋率為42.7%。其中綏寧縣活立木蓄積量1050萬立方米，人均32. 94立方米，森林覆蓋率為67.7%，均居全省各縣之首，有“神奇的綠洲”之譽。植物種類繁多，珍稀樹種豐富。邵陽市植物種類多達2826種，分屬245科，792屬，其中被子植物105科372屬1659種，裸子植物8科33屬67種，自然分布和引進栽培的木本植物115科409屬1726種，用材林樹種210種，以杉木、馬尾松和闊葉用材林為大宗。經(jīng)濟林樹種432種，楠竹、油茶、油桐、漆樹、板栗、烏桕、白蠟樹、山蒼子樹等成片分布。2.2 材料方法本次試驗共在邵陽市七里坪邵陽學(xué)院周邊典型坡地(50m360m)范圍進行網(wǎng)格(10m10m)取樣,

9、共布設(shè)8個采樣點，每個采樣點采集兩個土壤樣本。采樣點的基本情況如下:一號點：經(jīng)緯度2711.494N，11126.749E；高程為350m4m該坡坡向為NE60；環(huán)刀編號 1、2；土地類型：林地一號點表層為枯枝落葉層，半分解腐殖質(zhì)層，腐殖質(zhì)層厚度為2cm，采樣深度為010cm，10cm以下為半風(fēng)化母質(zhì)層。采樣時間為：2012年4月1日15：00。二號點：經(jīng)緯度 2711.438N，11126.687E；高程3303m該坡坡向為 SE150；環(huán)刀編號 3、4；該處土壤較疏松，為半陽坡，表層為枯枝落葉層， 半分解腐殖質(zhì)層，腐殖質(zhì)厚約1cm，土壤粗骨性強，采樣為半腐殖質(zhì)層；采樣時間為：2012年4月

10、1日 15：18。三號點：經(jīng)緯度 2711.409N，11126.652E；高程 3103m；坡向為 SW210環(huán)刀編號 5、6；土壤類型為紅壤，半腐殖質(zhì)層厚度為1cm，采樣深度為08cm，采的是淋溶層植物根系較多，石頭也較多，粗骨性較強。采樣時間2012年4月1日15：40。四號點：經(jīng)緯度 2711.398N，11126.578E；高程 2903m；環(huán)刀編號 7、8；植被類型為菜地，采的是菜地耕作土，該點位于坡底，三面環(huán)山，出口處走向為 正南180，距上瑞高速120m，表層04cm根系較多，土質(zhì)疏松，采樣深度為 713cm。采樣時間為2012年4月1日16：00。五號點：經(jīng)緯度 2711.2

11、20N，11126.620E；高程 2703m ；坡向為正北；環(huán)刀編號 9、10；植被類型為桔林，土壤中植物根系較多，土壤較疏松，比菜地緊，表層為苔蘚，沒有枯枝落葉層，半分解腐殖質(zhì)層為1cm，采樣深度為49cm，土壤粗骨性不明顯，無石頭，根系較多。采樣時間 2012年4月1日16：25。六號點：經(jīng)緯度 2713.219N，11125.408E；高程 2304m；環(huán)刀編號 11、12；白田洲中部偏東，植被類型為灌叢，頂級演替植物為構(gòu)樹，下層為蒿草，腐殖質(zhì)層厚度為2cm，并有蝸牛，千足蟲，螞蟻，根系較少，采樣深度分別為010cm，10cm20cm；第一個樣（環(huán)刀11號）410cm 土壤黏性較大。第

12、二個樣（環(huán)刀12號）1520cm 表層與下層無區(qū)別，20cm內(nèi)質(zhì)地均一，沒有挖到沙粒石層。采樣時間 2012年4月3日 15：50。七號點：經(jīng)緯度2713.232N，11125.409E；高程2103m；環(huán)刀編號 13、14與上點直線距離大概20m，白田洲河漫灘草地，植被類型為雜草，表層為腐殖質(zhì)層，下層有蚯蚓，土狗，土壤濕潤，30cm以上為黏土，以下為細砂，土壤較潮濕；環(huán)刀13采樣深度410cm環(huán)刀14 采樣深度1420cm；采樣時間 2012年4月3日 16：00。八號點：經(jīng)緯度 32710.713N，11125.92E；高程 2504m；土地類型為稻田表層秸稈較多，下層土壤中根系較多，有蝸

13、牛，蚯蚓，昆蟲，腐殖質(zhì)較厚，20cm以上為次表層，以下為泥底層，采樣深度分別為010cm，1020cm，2030cm；環(huán)刀15、16采樣深度28cm；采樣時間 2012年4月5日16:00。2.3 室內(nèi)分析 對上述8個采樣點，每個采樣點采集兩個土壤樣本。用烘干法測定表層030cm土壤含水量。每個采樣點用環(huán)刀采原狀土(為了減少表層枯枝落葉等雜物的影響,采樣在表層5cm以下) ,重復(fù)2次,帶回室內(nèi)用定水頭法測定土壤飽和導(dǎo)水率。采樣區(qū)山體走向為東西方向,整個坡面除距坡頂110m處較陡外,其他坡度為20左右,坡上位110 m內(nèi)為退耕20 a的苜蓿地,坡中位是退耕5a的杏樹林地,坡下位為農(nóng)田和少量杏樹。

14、因采樣前農(nóng)田谷物已收割,退耕杏樹林地種植較為稀疏,苜蓿地退耕年限較長,苜蓿的生產(chǎn)力很低,因而土壤表層含水狀況均不考慮植被影響。在采樣期間,所處區(qū)域20d內(nèi)無降雨記錄,因而土壤含水量較低。實驗樣本采集完畢后我們將其帶回邵陽學(xué)院城市建設(shè)系土壤實驗室進行進一步的分析。首先在選定的實驗地上，用環(huán)刀采取原狀土，將墊有濾紙的低篩網(wǎng)蓋好，并將環(huán)刀浸入事先準(zhǔn)備裝有水的容器中，注意水面不要超過換刀。然后統(tǒng)一飽和12個小時。其次在預(yù)定時間（12小時）將換刀取出，置于事先準(zhǔn)備好的支架上，與此同時準(zhǔn)備馬氏瓶4-5個，根據(jù)實驗要求在馬氏瓶中裝一定量的純凈水，并在馬氏瓶出水口套好橡皮管。將橡皮管一頭放入換刀中并通入純凈水

15、。待重力水滴完后在環(huán)刀下部裝上漏斗，漏斗下接一燒杯，待穩(wěn)滲后并記錄環(huán)刀水頭高度。待漏斗下面滴下滴一滴水時開始用秒表計時，每隔5秒更換漏斗下的燒杯（間隔時間短的，視滲漏快慢而定）并分別用事先準(zhǔn)備好的量筒計算對應(yīng)時間的滲出水量，并用溫度計記錄水溫。 土壤飽和導(dǎo)水率系數(shù)在單位水壓梯度下，通過垂直于水流方向的單位土壤截面積的水流速度，又稱土壤滲透系數(shù)。在飽和水分的土壤中根據(jù)達西（H.Darcy）定律得出土壤飽和導(dǎo)水率公式為： 式（1）中： K飽和導(dǎo)水率（滲透系數(shù)），cm/s； Q流量，滲透過的一定截面積S（）的水量，ml； L飽和土層厚度，滲透經(jīng)過的距離，cm； S滲透管的橫截面積，； t 滲透過水量

16、Q時所需要的時間，S； h水層厚度，水頭（水位差），cm。 飽和導(dǎo)水率（滲透系數(shù)）與土壤孔隙數(shù)量、土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、鹽分含量、含水量、和溫度等有關(guān)。飽和導(dǎo)水率（滲透系數(shù)）K的量綱為cm/s或mm/min或cm/h或m/d。 在本次試驗當(dāng)中其中L（飽和土層厚度，滲透經(jīng)過的距離，cm)取值為5cm；S（滲透管的橫截面積，）取值為20；本次試驗的土樣分析與測定均是在邵陽學(xué)院城市建設(shè)系土壤實驗室完成。3 結(jié)果與分析3.1 時間間隔和質(zhì)量差的測定 將實驗樣本帶回邵陽學(xué)院城市建設(shè)系土壤實驗室，采用滲桶法測得質(zhì)量差數(shù)據(jù)如下表：表1-1 時間差與質(zhì)量差測量數(shù)據(jù)1234時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（mi

17、n)質(zhì)量差（g時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)10 2.09 511.215 19.86 579.7910 1.95 510.985 20.17 579.3910 2.07 510.765 20.01 579.6810 1.99 510.95 19.45 579.7210 2.07 510.455 19.52 580.2710 2.09 510.535 19.93 580.5910 1.98 510.285 19.67 580.8510 1.97510.275 19.90 581.210 1.88510.225 19.44 581.8110 1.89510.335

18、19.41 582.2510 1.82510.345 19.40 580.88表1-2 時間差與質(zhì)量差測量數(shù)據(jù)5678時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)5 47.09 5 4.33 5 80.80 5 62.77 5 47.21 5 4.25 5 74.22 5 62.25 5 46.97 5 4.33 5 75.02 5 61.03 5 47.08 5 4.17 5 78.87 5 66.22 5 47.10 5 4.27 5 77.88 5 65.79 5 46.97 5 4.32 5 77.79 5 6

19、6.45 5 46.99 5 4.27 5 78.01 5 65.70 5 45.88 5 4.33 5 78.11 5 65.48 5 47.88 5 4.34 5 78.09 5 65.52 5 46.99 5 4.36 5 78.08 5 65.33 5 46.98 5 4.34 5 78.07 5 64.55 表1-3 時間差與質(zhì)量差測量數(shù)據(jù)9101112時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)5187.555132.1652.9754.155185.45128.5852.9854.125183.59512

20、6.3653.0554.025182.665124.1652.9553.795181.235122.1952.8653.745180.35143.5753.0353.715180.115145.5553.1953.55180.135143.4453.253.55180.095145.8853.1753.485181.015146.4553.1954.155180.985146.1353.1854.12表1-4 時間質(zhì)量差與質(zhì)量差測量數(shù)據(jù)13141516時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)時間間隔（min)質(zhì)量差（g)101.57520.24

21、532.51547.12101.55520.02531.34545.69101.53519.46530.59544.49101.53518.46530.45543.17101.55518.5528.4542.42101.55518.26528.18541.41101.33517.96527.94540.58101.35518.05527.55539.45101.34517.61527.48538.75101.4517.52527.14537.95101.39517.72527.02537.21 注：其中1號土壤樣本和13號土壤樣本因其土質(zhì)較黏著，里面粘土較多，因此測量時間采取10分鐘每次。其他

22、土樣統(tǒng)一5分鐘每次。3.2 土壤容重和飽和導(dǎo)水率的計算 通過采用滲桶法測得八個點共十三個樣本數(shù)據(jù)后進行整合得出質(zhì)量差如表1-1到1-4所示。質(zhì)量差數(shù)據(jù)測定完畢后，將環(huán)刀取下，放入烘箱中105烘干8個小時，等土壤冷卻至室溫后，將樣本過秤測得1-13號樣本的土壤容重。 為保證實驗的精確性，在飽和導(dǎo)水率的計算過程中要使用達到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)進行計算（單位時間內(nèi)滲出水量相等為止），所以在表1-1到表1-4中要選擇相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)進行土壤飽和導(dǎo)水率的計算。其中1號樣本測得數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定，因此全部采用并帶入公式（1）計算出飽和導(dǎo)水率；2號樣本采取的數(shù)據(jù)為11.21-10.28之間的數(shù)據(jù)；3號樣本采取的數(shù)據(jù)為19.8

23、6-19.67之間的數(shù)據(jù)；4號樣本采取的數(shù)據(jù)為79.79-80.85之間的數(shù)據(jù)；5號樣本數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，所以全部采用；6號樣本數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，因此全部采用；7號樣本數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，因此全部采用；8號樣本采取的數(shù)據(jù)為66.22-65.33之間的數(shù)據(jù)；9號樣本采用的是數(shù)據(jù)為187.55-180.30之間的數(shù)據(jù)；10號樣本采用的數(shù)據(jù)為132.16-122.19之間的數(shù)據(jù)；11號樣本所有數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，因此全部采用；12號樣本采用的數(shù)據(jù)為4.15-3.48之間的數(shù)據(jù)；13號樣本所有數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，因此全部采用；14號樣本采用的數(shù)據(jù)為18.46-17.72之間的數(shù)據(jù)；15號樣本采用數(shù)據(jù)為28.40-27.02之間

24、的數(shù)據(jù)；16號樣本數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，因此全部采用。 數(shù)據(jù)采集完畢后將穩(wěn)定數(shù)據(jù)帶入公式（1）中進行土壤飽和導(dǎo)水率的計算，算得數(shù)據(jù)如下表：表2 各樣本土壤容重和土壤飽和導(dǎo)水率計算表樣點編號高程（m) 土壤容重(g/cm3)土壤飽和導(dǎo)水率(cm/s)一號點1 350m1.36620.254221.41410.5961二號點3 330m1.22210.585141.23092.9374三號點5 310m1.34891.679361.40240.1642四號點7 290m1.07783.288181.07783.2891五號點9 270m1.08377.0561101.11953.9590六號點11 230

25、m1.23590.1250121.20080.0001七號點13 210m1.04620.0292140.97830.7504八號點15 250m0.87880.9223160.88750.3674測得樣本土壤飽和導(dǎo)水率后，將一號點到八號點中包含樣本的容重和土壤飽和導(dǎo)水率求平均值獲得一號點到八號點土壤容重和土壤飽和導(dǎo)水率，如下表： 表3 土壤容重和土壤飽和導(dǎo)水率 高程(m)土壤容重(g/cm3) 土壤飽和導(dǎo)水(cm/s)一號點 350m1.3901 0.4252二號點 330m1.2265 1.7612三號點 310m1.3757 0.9218四號點 290m1.0778 3.2885五號點

26、270m1.1016 5.5076六號點 230m1.2184 0.0626七號點 210m1.0123 0.3898八號點 250m0.8832 0.64403.3 相關(guān)性分析 測得以上數(shù)據(jù)后我們對一至八號點的高程與土壤飽和導(dǎo)水率和土壤容重與飽和導(dǎo)水率進行一次相關(guān)系數(shù)的比較分析。 首先進行一至八號點高程與土壤飽和導(dǎo)水率相關(guān)性分析，如表4-1和圖1：表4-1 高程和土壤飽和導(dǎo)水率記錄表高程(m)土壤飽和導(dǎo)水率(cm/s) 350 0.4252 330 1.7612 310 0.9218 290 3.2885 270 5.5076 230 0.0626 210 0.3898 250 0.6449

27、圖1 高程和土壤飽和導(dǎo)水率對比分析曲線圖 由表1-4和圖1的對比分析中我們看出低山林地不同海拔高度表層土壤高程與土壤飽和導(dǎo)水率的相關(guān)關(guān)系較為明顯。其關(guān)系式為： 注：關(guān)系式中x為高程，y為低山林地不同海拔高度表層土壤飽和導(dǎo)水率；計算得出：R2=0.9395；由此可以看出高程與低山林地不同海拔高度表層土壤飽和導(dǎo)水率成明顯的線性正相關(guān)關(guān)系。 同時我們也對一至八號點的土壤容重和土壤飽和導(dǎo)水率進行了相關(guān)系數(shù)的分析，具體內(nèi)容如表4-2和圖2：表4-2 土壤容重和飽和導(dǎo)水率 土壤容重(g/cm3) 土壤飽和導(dǎo)水率(cm/s) 1.3902 0.4252 1.2265 1.7612 1.3757 0.9218

28、 1.0778 3.2885 1.1016 5.5076 1.2184 0.0626 1.0123 0.3898 0.8832 0.6449圖2 土壤容重和飽和導(dǎo)水率對比分析曲線圖 由表4-2和圖2的相關(guān)性對比分析我們可以看出土壤容重與低山林地表層土壤飽和導(dǎo)水率無明顯的線性相關(guān)性。其關(guān)系式為: 計算得出;R2=0.2792;式中x為土壤容重，y為低山林地不同海拔高度表層土壤飽和導(dǎo)水率。4 結(jié)論與討論： 我們對邵陽市邵陽學(xué)院七里坪校區(qū)附近的低山林地不同還把高度表層土壤飽和導(dǎo)水率進行測定。期間在邵陽市七里坪邵陽學(xué)院周邊典型坡地(50 m360m)范圍進行網(wǎng)格(10m 10m)取樣,共布設(shè)8個采樣點

29、，每個采樣點采集兩個土壤樣本，帶回邵陽學(xué)院城市建設(shè)系土壤實驗室進行飽和導(dǎo)水率的測定分析。本次試驗我們通過滲透筒法，測量了邵陽學(xué)院七里坪校區(qū)附近低山林地不同海拔高度表層土壤飽和導(dǎo)水率，結(jié)果表明低山林地不同海拔高度表層土壤飽和導(dǎo)水率的變化范圍為0.06255-5.5075815cm/s,其中海拔高度為270m的五號點植被類型為桔林，土壤中植物根系較多，粗骨性不明顯，所含石頭等顆粒較少，土質(zhì)較疏松，因此五號點的土壤保和導(dǎo)水率較高。而高程為230m的六號點由于土壤植物根系較少，粘土多土壤粘性較大，因此導(dǎo)致土壤飽和導(dǎo)水率偏低。通過對高程和土壤飽和導(dǎo)水率，土壤容重和土壤飽和導(dǎo)水率之間的線性相關(guān)性分析我們了

30、解到，高程和低山林地不同海拔高度表層土壤飽和導(dǎo)水率成線性正相關(guān)關(guān)系，而土壤容重與低山林地不同海拔高度表層土壤飽和導(dǎo)水率無明顯的線性相關(guān)性。參考文獻:1王小彬,葉元林,王安明,等.容重及粒徑大小對土壤持水性的影響研究J.灌溉排水學(xué)報, 2003, 22(3): 15-18.2 劉洪祿、楊培嶺等.波涌灌溉土壤表面密實層飽和導(dǎo)水率k與土壤機械組成、土壤容重、供水中斷時間的定量關(guān)系的研究J.灌溉排水學(xué)報，2001，18(3)：19-223單秀枝.土壤有機質(zhì)與水動力學(xué)的研究M.北京:科學(xué)出版社,2002.4吳華山,陳效民,葉民標(biāo),等.太湖地區(qū)主要水稻土的飽和導(dǎo)水率及其影響因素研究J.灌溉排水學(xué)報,200

31、6, 25(2): 46-49.5Hopmans和Duley.土壤溫度對土壤特性的影響研究分析第三版M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1999，(4):40-47.6鄧西民.對北京壤質(zhì)黏土犁底層原狀土柱進行模擬凍融的處理研究J.水利學(xué)報,2002,(2):3640-3647.7秦耀東等.土壤中大孔隙流進行研究.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1994,17(4)134-1377Kammar R S, Rizvi H A, Ahmed M,etal.Measurement of field-saturated hydraulic conductivityby usingGuelph and Velocity perm

32、eameters.Transactions of the ASAE, 1989,32(6):1885-18908華孟、王堅.土壤物理學(xué).北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,1993,284285,82849Rrynoids W D et al.Institu measurement of field-saturated hydraulic conductivity sorptivity and the aypa-ramete using the Guelph.permeamenter. Soil Sci, 1985, 140(4)292-30210樊藝峰，土壤飽和導(dǎo)水率研究現(xiàn)狀分析，2001，18(3):11

33、-1311許一飛,雷廷武.降水入滲過程的模型研究J.北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)學(xué)報,1993,13(4):39-46.12許迪,蔡林根.冬小麥夏玉米種植模式下的農(nóng)田水量平衡模擬及入滲補給規(guī)律分析J.水利學(xué)報,1997,12:.13周擇福,洪玲霞.不同林地土壤水分入滲和入滲模擬的研究J.林業(yè)科學(xué),1997,33(1):9-17.14郝振純.黃土地區(qū)降雨入滲模型初探J.水科學(xué)進展,1994,5(3):186-193.15郭維東.坐水播種時耕層土壤水分入滲的二維數(shù)值模擬J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2001,17(2):24-27.16何園球,等.紅壤丘崗區(qū)人工林土壤水分、養(yǎng)分流失動態(tài)研究J.水土保持學(xué)報,2002,16

34、(4):91-93.17李鴻杰,杜歷.土壤水、鹽、入滲變異特性及其相互關(guān)系的空間序列分析J.土壤學(xué)報,1993,30(1):60-68.18劉賢趙,康紹忠,等.黃土區(qū)坡地降雨人滲產(chǎn)流中的滯后機制及其模型研究J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,1999,15(4):95-99.19田瑾,項靜恬,等.經(jīng)濟、環(huán)境等非線性系統(tǒng)的預(yù)測和調(diào)控M.北京:中國統(tǒng)計出版社,2001，30(1):55-58畢業(yè)設(shè)計(論文)附錄目 錄 1. 原始數(shù)據(jù).172. 文獻綜述.183. 外文原文.224. 外文譯文.28附錄1:原始數(shù)據(jù)飽和導(dǎo)誰率原始記錄數(shù)據(jù)1234水頭(cm)0.2水頭(cm)0.9水頭(cm)1.7水頭(cm)1.3溫

35、度()20溫度()20溫度()122.21溫度()20土重(g)136.62土重(g)141.41土重(g)122.21土重(g)123.09時間重量(g)時間重量(g)時間重量(g)時間重(g)00096.78000102.64000 102.83 000155.87 100098.87500113.85500 123.32 500230.39 2000100.821000124.831000 143.18 1000304.38 3000102.891500135.591500 163.35 1500377.58 4000104.882000146.492000 183.36 2000450

36、.36 5000106.952500156.942500 202.81 2500523.17 6000109.043000167.473000 222.33 3000595.42 7000111.023500177.753500 242.26 3500667.42 8000111.014000177.744000 261.93 4000738.89 9000110.124500177.774500 281.83 4500 96.83 10000110.885000177.565000 301.27 5000809.78 5678水頭(cm)1.4水頭(cm)1.3水頭(cm)0.7水頭(cm)

37、 1.0 溫度()20溫度()19溫度()19溫度() 20 土重(g)134.89土重(g)140.24土重(g)107.78土重(g) 103.0 時間重量(g)時間重量(g)時間重量(g)時間重量(g) 000 102.59 000 96.76 000 155.94 000101.64500 149.29 500 100.96 500 224.90 500101.851000 196.38 1000 105.29 1000 305.70 1000102.831500 243.59 1500 109.54 1500 379.92 1500103.592000 290.56 2000 113

38、.87 2000 454.94 2000102.492500 337.64 2500 118.04 2500 533.81 2500103.943000 384.74 3000 122.31 3000 533.01 3000103.473500 431.71 3500 126.63 3500 532.77 3500102.754000 432.01 4000 130.90 4000 532.12 4000103.744500 431.88 4500 130.33 4500 532.09 4500103.775000 431.78 5000 130.43 5000 532.98 5000102.

39、56附錄2:文獻綜述低山林地不同海拔高度表層土壤飽和導(dǎo)水率文獻綜述1 引言：土壤飽和導(dǎo)水率是土壤重要的物理性質(zhì)之一，它是計算土壤剖面中水的通量和設(shè)計灌溉、排水系統(tǒng)工程的一個重要土壤參數(shù)，也是水文模型中的重要參數(shù)，它的準(zhǔn)確與否嚴(yán)重影響模型的精度。下文介紹了確定飽和導(dǎo)水率的三類方法：按公式計算，實驗室測定和田間現(xiàn)場測定，并對其研究現(xiàn)狀進行分析，對同類研究有重要的參考價值。飽和導(dǎo)水率由于土壤質(zhì)地、容重、孔隙分布以及有機質(zhì)含量等空間變量的影響空間變異強烈。土壤飽和導(dǎo)水率ks是單位土水勢梯度下的土壤水通量，在水勢用水勢頭表示時，飽和導(dǎo)水率的單位與通量單位相同，都是cm/s，或m/d。飽和導(dǎo)水率綜合反映了

40、多孔介質(zhì)對某種流體在其中流動阻礙作用，因此ks值一方面取決于孔隙介質(zhì)的基質(zhì)特征，同時，也和流體的某些物理性質(zhì)，如粘度和密度有關(guān)。曾有人將 ks分成兩個因子，土壤內(nèi)透水率k和反映流體流動性的參數(shù)f，這樣有：ks=kf（1）這種將ks分解為兩個因子的方法在理論上是可能的，也有一定實意義，但由于我們主要興趣只是研究水這種流體在土壤介質(zhì)中的運動，而且在絕大多數(shù)情況下不去專門考慮溫度對水的物理性質(zhì)的影響，所以認(rèn)為水的物理性質(zhì)接近于恒量，因此不將ks分解為兩個因素來研究。2土壤飽和導(dǎo)水率的確定方法確定飽和導(dǎo)水率的方法大致可分為以下三類：按公式計算、實驗室測定和田間現(xiàn)場測定。2.1公式計算確定飽和導(dǎo)水率的公

41、式都是經(jīng)驗性的，因為影響飽和導(dǎo)水率的因素很復(fù)雜，許多試圖發(fā)現(xiàn)普遍可應(yīng)用的函數(shù)關(guān)系迄今為止得到的結(jié)果都令人失望，這些公式只能在極有限的條件下應(yīng)用而無普遍意義，因為我們對飽和導(dǎo)水率的研究不應(yīng)集中在這方面，這里不作詳細介紹。2.2實驗室測定實驗室測定飽和導(dǎo)水率的儀器類似Darcy的實驗儀器，測得水頭損失H和流量Q后，如果實驗中的土壤服從線性定律，則可求得到飽和導(dǎo)水率ks。k=-Q犖H（2）其中：為土壤橫斷面面積，犖H=HZ為水力勢梯度。實際測定應(yīng)在幾個不同的水力勢梯度下進行，為此實驗設(shè)備需略加改進，使水頭損失在一定范圍內(nèi)變化，具體做法是改進口土層的水頭。用這種方法測定，由于測定過程中進口土層的水頭都

42、是不變的，因此這種方法稱為定水頭法。另一種實驗室較常用的測定方法稱為變水頭法，這種方法測定顆粒較細的土壤的飽和導(dǎo)水率較為合適。無論是定水頭還是變水頭，如何使測定土樣有足夠的代表性是應(yīng)用這些方法測定必須考慮的一個問題。2.3田間現(xiàn)場測定。雙環(huán)法雙環(huán)法是使用直徑不同的兩個圓環(huán)（鋼板或硬塑料）；降雨模擬法目前，降雨模擬器的種類很多，大都為手提式的，因此田間應(yīng)用相當(dāng)方便。在做試驗前，應(yīng)先平整試驗地塊，然后插入鐵制框架（1 m2左右）以分割開各重復(fù)處理區(qū)域。準(zhǔn)備好后，裝上降雨模擬器，以特定降雨強度均勻噴灑。各處理地塊分別在一定時間間隔內(nèi)測量徑流量，在達到穩(wěn)定徑流量后，即可停止試驗。從降雨強度中減去徑流量

43、即為土壤入滲率，然后按照雙環(huán)入滲法分析計算，即可求得飽和導(dǎo)水率。此方法雖然達到穩(wěn)定流所需時間較短，但若加上前期準(zhǔn)備工作，則完成每次試驗所需時間和雙環(huán)入滲法大體相當(dāng)。以上兩種方法都是按照一維垂直入滲解進行計算的，因此為了獲得更為精確的飽和導(dǎo)水率值，必須努力使試驗條件滿足假定條件，避免水分側(cè)向運動。圭爾夫滲透儀法。圭爾夫滲透儀是根據(jù)三維穩(wěn)定入滲原理研制而成，主要由供水與量測系統(tǒng)、支架和入滲部件組成。供水部分按照馬氏瓶原理，由同心雙管組成。內(nèi)管為進氣管，外管為供水管，用以測定維持某一水位時所需的穩(wěn)定流流量；入滲部件指與土壤施測面直接聯(lián)系的部分，水通過該部分形成入滲。測孔深達欲測土層，即可測定該層飽和

44、導(dǎo)水率。圭爾夫入滲儀法圭爾夫入滲儀法用于測定土壤表層飽和導(dǎo)水率，是圭爾夫滲透儀的一種特例，即測孔中水深為零的情況（實際測定時，一般需有23 mm深水位，以保持充分濕潤）。此種方法的試驗數(shù)據(jù)處理及參數(shù)求解與圭爾夫滲透儀法相同。 圭爾夫滲透儀法及入滲儀法具有操作簡單、試驗所需時間較短、用水量少等優(yōu)點。以上介紹的測定方法只能測定個別點的土壤飽和導(dǎo)水率，對大面積農(nóng)田土層的平均飽和導(dǎo)水率的測定，一般要在現(xiàn)場挖測試坑或打測試井，然后用注水或抽水的方法測定其流量、水勢等數(shù)值，再根據(jù)達西定律求得平均飽和導(dǎo)水率，這種方法在水文地質(zhì)、水利工程部門用得較多。3土壤飽和導(dǎo)水率研究現(xiàn)狀3.1土壤容重、孔隙性及顆粒組成對

45、土壤飽和導(dǎo)水的影響 王小彬等研究了容重及粒徑大小對土壤持水性的影響，并對各種物料處理（或措施）的保水效果及其對土壤持水特征的影響進行了探討。研究結(jié)果表明，隨著容重的增大，土壤的飽和導(dǎo)水率迅速下降；劉洪祿、楊培嶺等研究了波涌灌溉土壤表面密實層飽和導(dǎo)水率與土壤機械組成、土壤容重、供水中斷時間的定量關(guān)系。研究結(jié)果表明，隨著容重的增加，飽和導(dǎo)水率逐漸減小，但隨著黏粒含量的增加，飽和導(dǎo)水率的變化率變??；呂貽忠等針對鄂爾多斯沙地生物結(jié)皮進行調(diào)查，利用人工噴水模擬降雨分析結(jié)皮對土壤入滲性能的影響。利用圓盤入滲儀測定有結(jié)皮和無結(jié)皮條件下的土壤飽和導(dǎo)水率表明，固定沙丘間地有生物結(jié)皮的土壤飽和導(dǎo)水率范圍為29.1

46、082.21 mm/h，半固定沙丘有微弱結(jié)皮時飽和導(dǎo)水率143.54230.25 mm/h，去掉結(jié)皮后土壤的飽和導(dǎo)水率可顯著上升數(shù)倍，無結(jié)皮的流沙的飽和導(dǎo)水率最高；鄧建才等）對黃淮海平原3種主要土壤飽和導(dǎo)水率進行研究，結(jié)果表明，3種土壤的飽和導(dǎo)水率隨著土壤剖面深度的增加呈現(xiàn)出上土層高、中間土層低、底土層又升高的趨勢，擾動土與原狀土的飽和導(dǎo)水率差異較大，達到顯著水平，土壤容重、孔隙度、有機質(zhì)含量、黏粒含量和全鹽含量等均對土壤飽和導(dǎo)水率有一定的影響；Helalia認(rèn)為有效孔隙率與土壤飽和導(dǎo)水率相關(guān)性明顯。3.2土壤中有機質(zhì)含量對土壤飽和導(dǎo)水率的影響 單秀枝通過測定并分析不同有機質(zhì)含量的壤質(zhì)土樣的飽

47、和導(dǎo)水率、水分特征曲線、水分?jǐn)U散率及幾個水分常數(shù)，闡明了土壤有機質(zhì)含量與水動力學(xué)參數(shù)的關(guān)系，從動力學(xué)角度探討了有機質(zhì)影響水分運動的機理。研究結(jié)果表明，隨著有機質(zhì)含量的增加，土壤飽和導(dǎo)水率呈拋物線變化，當(dāng)有機質(zhì)含量為15 g/kg時，飽和導(dǎo)水率達到最大值。3.3土壤溫度對土壤飽和導(dǎo)水率的影響 汪志榮、張建豐等根據(jù)不同溫度條件下的入滲資料，分析了活塞（Green Ampt）公式在溫度場中的適用性，認(rèn)為Green-Ampt公式適用于溫度場影響下的土壤水分運動。指出土壤飽和導(dǎo)水率受土壤溫度影響較大。溫度升高，飽和導(dǎo)水率增大；土壤飽和導(dǎo)水率與土壤溫度基本呈冪指數(shù)關(guān)系，低溫段的溫度效應(yīng)大于高溫段的溫度效應(yīng)

48、；Hopmans和Duley研究了土壤溫度對土壤特性的影響，結(jié)論表明，隨著溫度的增加，土壤飽和導(dǎo)水率增大。4土壤飽和導(dǎo)水率的影響因素和特性。4.1凍融對土壤飽和導(dǎo)水率的影響 鄧西民等在實驗室對北京壤質(zhì)黏土犁底層原狀土柱進行模擬凍融處理，觀測凍融對其容重、孔隙度、導(dǎo)水率的影響。研究結(jié)果表明，凍融處理后犁底層土壤飽和導(dǎo)水率提高1.47.7倍；Larson研究表明凍融會改變土壤結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和其他物理形狀，對土壤飽和導(dǎo)水率由增加的作用。4.2土壤飽和導(dǎo)水率的空間變異性 秦耀東等對土壤中大孔隙流進行研究，并用一簡單的方法對土壤內(nèi)的大孔隙和中小孔隙的飽和導(dǎo)水率進行分析，結(jié)果表明，造成土壤導(dǎo)水率較大空間變異的

49、主要原因是土壤大孔隙分布的不均一性，一旦土樣剔除大孔隙的影響，也就是在其質(zhì)域范圍內(nèi)，土壤中小孔隙分布相對較為均一，因而其飽和導(dǎo)水率的變異性也就大大變??；陳風(fēng)琴等研究了縉云山常綠闊葉林下土壤飽和導(dǎo)水率和土壤大孔隙的關(guān)系，結(jié)果表明，飽和導(dǎo)水率具有較大的空間變異性，變異系數(shù)達67%，其大小不僅取決于總孔隙度，更取決于能導(dǎo)水的大孔隙的數(shù)量和大小，飽和導(dǎo)水率的變化對大孔隙變化具有高度依賴性，且與半徑大于0.1 cm的大孔隙體積有較好的相關(guān)性.參考文獻1 胡偉,邵明安,王全九. 黃土高原退耕坡地土壤水分空間變異的尺度性研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2005 ,21 (8) :11 -162 王政權(quán). 地統(tǒng)計學(xué)及在

50、生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用. 北京:科學(xué)出版社,19993 呂殿青,邵明安,劉春平. 容重對土壤飽和水分運動參數(shù)的影響. 水土保持學(xué)報,2006 ,20 (3) :154 - 1574 何其華,何永華,包維楷. 干旱半干旱區(qū)山地土壤水分動態(tài)變化. 山地學(xué)報,2003 ,21 (2) :149 - 156 附錄3：英文原文Soil saturated hydraulic conductivity field determinationTake to:This paper introduces the disc ( disc permeameter ) under field conditions for d

51、etermination of soil saturated hydraulic conductivity principle and method. The method in the determination of soil saturated hydraulic conductivity with a negative pressure w o, which can control the soil infiltration pore size of the aperture, eliminating soil cracks and holes on the determination of the effects of earthworm, and has the advantages of simple operation, high measuring precisionKey words: the disc; saturated soil hydraulic conductivity field; determination; So