[发明专利]一种基于水分动态机理的土壤给水度原位测试方法

说明书

本发明涉及一种基于水分动态机理的土壤给水度原位测试方法，其特征在于：具体方法如下：选取野外实验地点；采用土壤水分自动监测仪获得土壤含水量曲线；根据土壤释水规律，将饱和含水量部分求平均值，获得饱和含水量；提取土壤含水量过程曲线，即土壤释水曲线，上重力水和分子水两个阶段，并分别绘制两阶段数据点的趋势线，两条趋势线交点处所对应的土壤含水量值即为田间持水量；饱和含水量减掉田间持水量即为土壤给水度。本发明以土壤水分动态机理为依据，采用土壤水分监测仪能够获得更为快速准确的土壤给水度原位测试值，为地下水资源评价、地下水动态预报、水文地质计算及渗流研究提供基础。

技术领域

本发明涉及水文地质和渗流研究领域，尤其涉及一种基于水分动态机理的土壤给水度原位测试方法。

背景技术

土壤给水度是指在重力作用下，从饱和的土壤中释放的最大水量体积和土体体积的比值，以小数或百分数表示，在理论上应为饱和含水量与田间持水量的差值。给水度是表征土壤释水性的重要指标，是反映包气带土层持水和释水能力的重要指标，也是计算地下水资源平衡、研究潜水动态规律、预测地下水可开采量和地下水资源评价等的重要参数，在“三水”转换过程中起到重要作用，其计算精度直接影响着地下水动态和水位预测的可靠程度。因此，土壤给水度的测定和计算越来越受到国内外水利工作者的重视。

目前给水度的计算方法有很多，可归纳为如下几种方法：

1）原状土筒测法，利用特制的圆形测筒套取原状土，在实验室安装并进行给水度测试，首先向测筒内注水，土柱达到饱和，然后排水，待自由重力水完全释放，此时释水的水量体积与土柱体积的比值，即为该土壤的给水度。该方法简单直观，但对于实际操作程序要求严格，土壤取样时可能会对土壤结构造成不同程度的破坏，导致测量结果出现偏差。

2）漏斗疏干法，进行抽水试验形成地下水降落漏斗，将抽出的水体积与漏斗体积的比值定义为给水度。该方法可利用已有的抽水试验资料，计算方法简单直接。但是，由于土壤释水的滞后性，抽水停止时，土壤中尚有部分重力水未被抽出，导致计算的给水度偏小；另外，若地下水位埋深较浅，会有潜水蒸发，导致计算的给水度偏大。

3）实际开采量法，在研究范围内统计各抽水井的实际开采量，并计算由于抽水开采引起的地下水位降幅，二者的比值即为给水度。若研究区域有民用井灌溉时实测的开采量与地下水位资料，则计算过程较为简单，否则需要在研究区域内进行集中地下水开采试验，试验要求较高，困难较大。另外实际开采量的统计也较为困难。

4）地下水动态资料相关法，应用潜水蒸发公式，利用地下水动态资料和潜水蒸发资料，利用图解法或回归分析法推求给水度。该方法推求给水度的前提是潜水蒸发的计算，而在实际的潜水蒸发计算中可能存在误差，导致最终给水度的计算结果存有偏差。

5）水量平衡法，根据流域次降雨量的水量平衡原理推求平均给水度。该方法物理概念明确，若水量平衡公式中各项均有实测值，则可以简单精准地计算给水度，但实际上水量平衡公式中的各项很难获得实测资料，且计算均会存在误差。该方法宜用于面积不大的闭合区域，对资料精度要求较高。

现有的给水度确定方法各有优缺点及适用条件，目前，仍需要根据研究区条件，使用多种方法推求给水度，并进行综合比较，经合理性分析后确定研究区的给水度，过程繁琐，容易出错。因此，寻找一种简单合理、机理明确的土壤给水度推求方法十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于水分动态机理的土壤给水度原位测试方法，能够解决现有的给水度检测方法过程繁琐、实测资料难以获取、精度难以保障的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于水分动态机理的土壤给水度原位测试方法，其创新点在于：具体步骤如下：

S1：仪器安置：实验仪器设备包括：插管式土壤水分监测仪、铁皮围堰、土钻、铁桶和监测平台；