第6章 土壤水分运动参数的测算分析

土壤水分参数的测定土壤的水分参数是指土壤中的水分含量、持水能力和排水能力等参数。

测定土壤水分参数对于农业生产、水资源管理和环境保护具有重要意义。

下面将从不同方法和仪器的测定原理和应用、测定结果的解读和分析以及测定误差和不确定性的评估等方面进行论述。

一、测定原理和方法1.重量法：这是最常用的测定土壤水分含量的方法，通过比较土壤干重和湿重的差值，计算出土壤的水分含量。

需要注意的是，不同土壤类型和含水量水平下的干重和湿重之间的比例系数不同，需要随不同条件进行校正。

2.替代法：利用一些物理性质（如介电常数、导电率、红外辐射、核磁共振等性质）与土壤含水量之间存在的关系进行测定。

这种方法可以避免土壤样品的破坏和扰动，但需要依赖特定的仪器设备。

3.势水法：通过土壤中水分的势能来测定土壤水分参数。

这种方法适用于研究土壤水分运动和土壤水分利用特点，能够得到较为详细的水分分布情况，但需要较为复杂的实验操作和数据处理。

4.高度法：通过土壤中水分的压力头和高度之间的关系来测定土壤水分参数。

这种方法适用于一些特殊土壤类型（如多孔介质、岩性土壤等），对土壤水分分布的研究具有重要意义。

二、仪器设备和应用1.土壤水分计：这是最常用的用于测定土壤水分含量的设备，通过测量土壤的电阻值或电容值来计算土壤的水分含量。

传感器类型和使用原理不同，有电阻式、电容式、微波式等多种类型。

这些设备在农田、植物生理生态学研究和水资源管理等领域得到广泛应用。

2.TDR（时间域反射）仪器：这是一种通过高频脉冲信号与土壤中水分之间的相互作用来测定土壤水分含量的仪器。

它可以在瞬间测量土壤水分含量，并具有较高的精度和稳定性。

在农业灌溉和土壤水分监测等方面得到广泛应用。

3.压力变送器：用于测定土壤中的水分含量和压力头等参数，可以得到土壤水分的竖直分布情况。

这种设备广泛应用于土壤物理学和水文学研究领域。

三、测定结果的解读和分析在进行土壤水分参数测定后，需要对得到的结果进行解读和分析。

土壤水分运动参数研究摘要求解非饱和土壤水分运动方程进而预报非饱和土壤水分运动，必须首先获得土壤水分运动参数。

参数的准确性决定于与这些参数相关的水分运动模型的可靠性。

介绍了土壤水分入渗模型，概括了描述土壤水分运动的基本参数：土壤导水率（K）、土壤水分扩散率（D）、土壤比水容重（C）即水分特征曲线等。

其中水分特征曲线被认为是土壤最基本的导水参数之一。

关键词土壤水分运动；基本参数；水分特征曲线1土壤水分入渗模型研究1.1水分运动基本方程Darcy（1856）通过饱和砂层的渗透试验，得出通量q 和水力梯度成正比，即达西定律：q=Ks ΔH/L，式中，L为渗流路径的直线长度，H为总水头，ΔH为渗流路径始末断面总水头差，ΔH/L是相应的水力梯度，Ks为饱和导水率。

Richards（1931）将达西定律引入非饱和土壤水流动，表示为：q=-K（Ψm）?塄Ψ或q=-K（θ）?塄Ψ，式中，K（θ）为非饱和导水率，?塄Ψ为总水势梯度。

它成为研究非饱和土壤水流动的基本定律。

达西定律是多孔介质中液体流动所应满足的运动方程，质量守恒是物质运动和变化普遍遵循的基本原理，将质量守恒原理具体应用在多孔介质中的液体流动即为连续方程。

将土壤视为一种固相骨架不变形、各向同性的多由于滞后作用，基质势Ψm 和土壤含水量θ不是单值函数，土壤吸湿过程和脱湿过程不同，Richards 基本方程只用于吸湿和脱湿的单一过程。

运用上述基本方程解决实际问题时，根据实际情况的不同及求解方便，基本方程可以有多种形式：（1）以基质势Ψm为因变量的基本方程。

非饱和土壤导水率K 和比水容量C 均可表示为土壤含水量θ的函数K（θ）（2）以土壤含水量θ为因变量的基本方程。

非饱和土壤水分扩散率D（θ）定义为非饱和土壤导水率K（θ）和比水水分运动参数，用解析或数值方法对基本方程求解，就可得到土壤含水量θ或基质势Ψm 的空间分布及随时间的变化，即水分运动模型。

1.2Green-Ampt（1911）模型Green-Ampt模型研究初始干燥土壤在薄层积水条件下入渗问题。

土壤水分参数计算公式咱们来聊聊土壤水分参数和计算公式这个事儿哈。

你知道吗？土壤水分对于植物的生长那可是至关重要！就像咱们人每天得喝够水才能有精神，植物也是一样，得从土壤里吸收足够的水分才能茁壮成长。

先来说说土壤水分参数。

这其中有土壤含水量、土壤水势、田间持水量等等。

土壤含水量很好理解，就是土壤中水分的多少呗。

那怎么衡量呢？比如说用重量百分数，就是把一定量的湿土烘干，然后算出干土重和水分重，水分重除以干土重再乘以 100%，这就得出重量百分数啦。

还有土壤水势，这听起来有点复杂，但其实也不难懂。

想象一下，土壤里的水就像在一个高低不平的坡上，水总是会往低处流，这个“坡”的高低差异就类似土壤水势。

水势低的地方，水就容易流动。

再说说田间持水量，这就好比是土壤的“大水库”。

下了一场大雨，土壤吸饱了水，多余的水流走后，土壤能保持住的最大水量就是田间持水量。

那计算公式呢？咱拿土壤重量含水量来说，公式是：土壤重量含水量（%）=（湿土重 - 干土重）÷干土重 × 100% 。

比如说，咱称了一份湿土重 100 克，烘干后干土重 80 克，那按照公式一算，（100 - 80）÷80 × 100% = 25% ，这土壤重量含水量就是 25% 。

我之前在学校的试验田做过一个小实验。

那时候正是大夏天，太阳火辣辣的。

我们想看看不同地块的土壤水分情况。

带着工具，在地里这儿挖挖，那儿测测。

有一块地看起来土都干得要裂开了，用仪器一测，果然含水量特别低。

按照公式算出来，那数字让人直皱眉，这可把我们急坏了，赶紧想办法浇水。

还有一块地，看着挺湿润，测出来的数据也不错，大家都松了一口气。

通过这些实验和计算，我们能更清楚地了解土壤的水分状况，从而更好地安排浇水、施肥这些农事活动。

总之，了解土壤水分参数和计算公式，对于农业生产、生态研究等等方面都有着重要的意义。

可别小看这土里的水分，这里面的学问大着呢！咱得不断学习和探索，才能把这土和水的关系搞明白，让土地更肥沃，让植物长得更欢实！。

土壤水分的测定实验报告一、实验目的土壤水分是土壤的重要组成部分，对植物生长、土壤通气性和养分有效性等方面都有着重要的影响。

本次实验的目的是掌握几种常见的土壤水分测定方法，并通过实验数据的分析，了解不同测定方法的优缺点以及适用范围，为农业生产和土壤科学研究提供准确可靠的土壤水分数据。

二、实验原理（一）烘干法烘干法是测定土壤水分含量的经典方法。

其原理是将土壤样品在105℃±2℃的烘箱中烘至恒重，此时失去的重量即为土壤水分的含量。

（二）酒精燃烧法酒精燃烧法的原理是利用酒精燃烧时产生的高温，使土壤中的水分迅速蒸发，通过燃烧前后土壤质量的变化来计算土壤水分含量。

（三）中子水分仪法中子水分仪法是基于中子与氢原子的相互作用来测定土壤水分含量。

当中子源发射的快中子进入土壤后，与土壤中的氢原子碰撞而减速，形成慢中子。

通过测量慢中子的数量，可以推算出土壤中的水分含量。

三、实验仪器与材料（一）仪器1、电子天平（精度 001g）2、烘箱（温度可控制在 105℃±2℃）3、铝盒4、酒精燃烧装置（包括燃烧瓶、三脚架、石棉网等）5、中子水分仪（二）材料1、不同类型的土壤样品（如砂土、壤土、黏土）2、无水酒精四、实验步骤（一）烘干法1、用电子天平称取洁净的铝盒质量，记为 m0 。

2、在田间多点采集土壤样品，迅速装入铝盒中，盖好盖子，称取铝盒与湿土的总质量，记为 m1 。

3、将装有湿土的铝盒打开盖子，放入烘箱中，在 105℃±2℃下烘至恒重（约 6 8 小时），取出后放入干燥器中冷却至室温，称取铝盒与干土的总质量，记为 m2 。

4、计算土壤水分含量，计算公式为：土壤水分含量（％）＝（m1 m2）／（m1 m0）×100（二）酒精燃烧法1、称取铝盒质量 m0 。

2、采集土壤样品放入铝盒中，称取铝盒与湿土的总质量 m1 。

3、向装有湿土的铝盒中倒入无水酒精，使其浸没土壤，点燃酒精，待火焰熄灭后，再重复加入酒精燃烧 2 3 次，直至土壤颜色变浅接近灰白色。