农水课程实验指导.docx

农水课程实验指导.docx室内非饱和土壤渗吸实验一、相关知识点降雨和灌溉是补充农川水分的主要来源。入渗速度、总量和入渗后剖而上土壤含水率的分布,对拟定农田水分状况的调节措施有重要意义。在地面形成一定水层的入渗称为冇压入渗,对于均质土的入渗强度,菲利普根据严格的数学推导,求得入渗速度(即渗吸速度)的近似式为:s-丄i=-t2+if (1)2(式中:2•为『时刻的入渗速度;S为与土壤初始含水率、质地有关的特性常数,称为吸水率;-为稳定入渗速度,即饱和土壤渗透系数。S-丄式(1)表明:在入渗初期,r较小时,入渗速度i值比较大,此时2»if,27随着入渗时间增加,,逐渐减小,/值足够大时,考斯加可夫根据野外实测资料的分析,发现入渗强度(渗吸速度)与吋间呈指数关系,其形式为:• • —dl=l^ (2)式•!•:为第一个单位吋间的人渗强度;。为反映土壤性质与人渗初始时土壤含水率的经验常数。饱和与非饱和土壤水运动均服从达西定律,所不同者,在饱和情况下,认为渗透系数是常量;而在非饱和情况下,渗透系数是变量,其值随土壤含水率而异,含水率愈低,渗透系数愈小。入渗初期,表土首先被湿润,湿锋逐渐向下部土层推进。表土处,水力坡降近似地写成差分形式为:dZAZa一(Az+/?)a+AZ一hAzAZ(3)式中:。为土表面水层的厚度,力为AZ处的压力势(对于非饱和土壤,其水势为土壤基质势,为负值)。入渗初期,土壤远未饱和,仍貝•有较大的吸力,即力为较大的负值,水力坡降J远大于1,因而i值较大,随着表土含水率的增大,土壤吸力减小,「值也随之减小,在吸力为零时,此时的人渗速度即接近土壤的饱和渗透系数K值。由于水流的运动方向是垂直向卜・,因而所测得的渗透系数为垂向渗透系数值。二、实验目的观测积水条件卜•土壤入渗过程,包括累积入渗量和湿润峰变化规律;测定渗吸速度随时间变化规律;根据土壤渗吸速度公式,通过实验资料求解土壤水分运动参数;熟悉相关实验装置的工作原理及测试方法。三、实验任务与要求实验任务模拟在2〜3cm积水入渗条件下,了解一维土柱垂直入渗规律,掌握维土柱垂直入渗法测定土壤渗透系数的方法,数据整理与计算分析方法。实验要求试验土柱装土均匀;_积水水头为2cm,变幅不超过±;利用实测入渗资料,推求渗吸速度与时间关系的经验公式;四、实验设备和装•・・iii了解马氏瓶工作原理及量水技术。有机玻璃土柱1个,,长度19cm;马氏瓶1个;其他设备:支架1个,固定马氏瓶;秒表1只,止水夹1个,量杯1个,橡胶管1段。整个装置见图1所示。五、实验方法和步骤实验方法:采用一维垂直土柱入渗法测定。试验步骤装土:土样按要求容重分层装入土柱。为使装土均匀,土样应分层填装,每装一层,用橡皮锤捣实,表面刮毛,再装下一层;每次填土厚度3cm,共填装5次。准备积水:根据土柱表面拟控制的水层厚度及土柱直径计算出需蓄水体积,准备相应水量于量杯屮待用。马氏瓶装水:了解马氏瓶工作原理,通过马氏瓶下部进水孔向瓶内装水。调整马氏瓶:调整马氏瓶位置,使进气管口高度位于土样表面拟控制水位处,将其固定于支架上;打开马氏瓶卞部进水孔橡胶管,使内外压力平衡;通过橡胶管上的止水夹关闭马氏瓶,并记卜•原始读数。开始入渗:各项工作准备就绪后,将备于量杯中的水倒入十•柱(动作要轻,以防冲动土样)后,立即打开马氏瓶止水夹,同吋开始计吋,实验即正式开始