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土壤入渗速度测定实验


实验一
一、实验目的

土壤入渗速度的测定实验

1.测定特土壤的垂直入渗特性曲线。 2.掌握测定土壤吸渗和入渗速度的操作方法。

二、实验原理
考斯加可夫公式:it=i1t-a ---------------------------- (1)

it——入渗开始后时间 t 的入渗

速度; i1——在第一个单位时间土壤的渗透系数,相当于 t=l 时的土壤下渗速度; a—指数。 对公式(1)取对数得 lgit=lgi1-a·lgt ----------------------- (2)

实测的 lgit,lgt 点应成直线关系,取 t=1 时的 i 值,极为 i1,该直线的斜率 为 a 值。 计算时 ta,tb 时刻对应 ia,ib,代入下式得
a= lg ia ? lg ib lg t a ? lg tb

----------------------- (3)

若已知 i1,a 值也可以按下述方法推求,有式(1)积分得

I = ∫ idt = ∫ i1t ? a dt =
0 0

t

t

i1 1? a t 1? a

----------------------- (4)

,由实测数据得出,由于 i1 已知,故 a I 为时间 t 内总入渗量(累积入渗量) 可以求出。该法的缺点时很难测定第一个单位时间的入渗强度。

三、实验设备
1.土壤入渗仪:一套; 2.秒表:一只 3.量筒、滤纸、烧杯 4.排水管 5.接渗瓶

四、实验步骤

1.装土:将玻璃管从入渗仪上取下,底部放入一片滤纸,然后装土,在装 土期间,用木棒稍捣,要求土样均匀,装土至玻璃管即可,再在土样上部放入一 张滤纸,把玻璃管与入渗仪连接好。 2.加水:关闭水阀,打开排气阀,用烧杯向加水槽加水,使量桶里的水位 到达到一定刻度处,然后关闭排气阀。 3.建立水头开始实验:用烧杯迅速向玻璃管加水至玻璃管上标线,水头建 立后,立即打开供水阀,同时打开秒表计时,三者要求同时进行,动作要迅速、 准确、细心。 4.记数:实验开始后秒表不能中断,要求每隔 1 分钟 1 次,共读 10 次,再 每隔 2 分钟读 1 次,共读 10 次,再每隔 3 分钟读 1 次,共读 5 次,以后每隔 5 分钟读 1 次,直到两相邻时段内,读数差值相等,说明土壤入渗已经达到稳定, 即停止实验,记录项目为记录表中的第 l 项和第 2 项。 土壤非饱和垂直入渗率测定表 土壤非饱和垂直入渗率测定表 非饱和垂直入渗率测定
日期: 入渗计时 (min) 1 土质: 垂直入渗仪横断面面积(mm2): 入渗间隔时 段(min) 3 时段入渗量 (mm3) 4 马氏瓶横断面面积(mm2): 平均入渗通量 (mm3/ min) 5 累计入渗量 (mm) 6

马氏瓶水位 刻度(mm) 2

时段入渗量=马氏瓶水位 刻度差×马氏瓶断面面积

平均入渗通量=时段入渗量/(入渗仪断面面积×入渗时段) 累计入渗量=∑(时段入渗量/入渗仪断面面积)

五、实验资料整理
1.根据实验数据,将记录的马氏瓶读数算为毫升,再计算为水层深度。 2.计算时段平均入渗速度。
平均入渗通量=时段入渗量/(入渗仪断面面积×入渗时段)

3.绘制土壤入渗过程线: 根据第 1 项和第 5 项书取对数,在方格纸上绘制曲线散点,纵坐标代表入渗 速度,横坐标代表入渗时间,确定这种土壤的间隔使水能够自由进入稳定入渗速 度 i 值。有式(3)计算 a 值。 第 l 项和第 5 资料绘入双对数纸,确定这种土的 il 及 a 值(结果如下图) 。

六、思考题
1.根据实验数据在方格纸上点绘入渗过程典线,即入渗速度~入渗时间关系 曲线,确定 a,il 值。 2.根据实验数据在双对数纸上点绘入渗曲线,确定 a,i 及 i0 的值,写出这 种土壤的入渗公式。 3.略述土壤入渗过程,入渗性强弱,分析影响土壤入渗的因素。 4.试述供水平水箱如何起到供水样并维持一定水位的原理。 5.在考斯加公式中,讲到取第 1 个单位时刻的之值,如何理解这第一个单位 时刻的意思?它是根据初始的取值单位还是根据绘图时的取值单位?


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