[发明专利]一种测量土壤水分特征曲线与非饱和水力传导度的方法

说明书

本发明公开了一种测量土壤水分特征曲线与非饱和水力传导度的方法，利用土壤蒸发过程中土壤剖面基质势等有关数据,借助反复迭代修正技术,同时求得土壤水分特征和非饱和水力传导度。包括以下步骤：装取原状土，充分饱和土柱后底部加封，并确保无漏水、渗水现象发生；根据土柱水分消耗的状况和张力计读数的变化情况每日观测1～2次，内容包括土柱重量及各张力计读数；当土柱测点基质势值超出张力计工作范围后，试验结束；在各张力计埋设点取土用称重法测定土壤含水率，并测定土柱干土重，供计算土柱含水量及时段蒸发量之用。本发明操作简易、方法清晰，为更加精准预报非饱和土壤水分运动，实现农业生产和生态的准确测量提供支持。

技术领域

本发明属于农业土壤特性测量技术领域，尤其涉及一种测量土壤水分特征曲线与非饱和水力传导度的方法。

背景技术

随着水资源和环境等问题的日渐突出，针对土壤中水分运动的研究已经成为重要的课题。土壤水分运动是一个复杂的过程，与灌溉方式、土壤条件和外界环境等众多因素密切相关，土壤水分状况直接或间接影响土壤气、热河溶脂的状况，关系到农作物收货情况、土壤肥力以及土壤内部的物理、化学及生物过程，对农业生产和生态的准确测量和研究具有重要意义。

求解土壤的水分特征曲线以及相应的饱和水力传导度可以为农业用水提供指导，使农业灌溉用水更加合理有效，提高水资源利用率。Van Genuchten模型以其线型与实测数据曲线拟合程度好而在求解土壤水分特征曲线问题上得到广泛应用，许多科学工作者都对其进行了进一步的研究并发展了一些用以确定Van Genuch参数的方法，尽管这些方法均得到了较好的拟合结果,但这些方法要么借助干土柱入渗试验,要么算法需要编程,或者借助于Matlab软件,存在着耗时、费力和利用效率低等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种测量土壤水分特征曲线与非饱和水力传导度的方法，操作简易、方法清晰，为更加精准预报非饱和土壤水分运动，实现农业生产和生态的准确测量提供支持。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种测量土壤水分特征曲线与非饱和水力传导度的方法，包括以下步骤，步骤一，装取原状土，设置若干张力计；

步骤二，充分饱和土柱后底部加封；并确保无漏水、渗水现象发生，调节张力计使其处于正常的工作状态。

步骤三，根据土柱水分消耗的状况和张力计读数的变化情况每日测量1～2次，测量内容包括土柱重量及各张力计读数；

步骤四，当土柱测点基质势值超出张力计工作范围后，测量结束；

步骤五，在各张力计埋设点取土，使用称重法测定土壤含水率，并测定土柱干土重，计算土柱含水量及时段蒸发量；

步骤六，采用对数转换的方法对van Genuchten方程进行线性化处理，将vanGenuchten方程简化为线性回归式：y＝nx+β。

按上述技术方案，非饱和水力传导度采用瞬时剖面法确定，根据步骤五所测的土柱各时段的蒸发强度，根据相应时段土壤含水率剖面数据,推求土柱不同断面的水流通量并写出差分形式，得到水力传导度关系式，将相应断面的水流通量计算值及水力梯度代入所得公式，求出相应土壤负压下的非饱和水力传导度。

按上述技术方案，所述步骤六具体为，van Genuchten土壤水分特征曲线函数关系为：

其中，n为土壤水分特征曲线形状系数，α为进气含水率对应的负压的倒数(1/cm)，通过试验求得；θ_r为残余含水率(cm³/cm³)；θ_s为进气含水率(cm³/cm³)；θ为计算时段土壤含水率(cm³/cm³)；