当前课程知识点：水文学 > 第五章 土壤水、蒸散发 > 5.5 土壤含水量的测定方法 > 土壤含水量的测定方法
各位同学大家好
欢迎来到桂林理工大学MOOC课程《水文学》
我是水文与水资源工程专业教师张帅普
今天呢
我们一起来学习一下土壤含水量的测定方法
我们一起来学习一下土壤含水量的测定方法
我们知道土壤水
是陆地水循环的重要组成部分
它不仅满足植物自身新陈代谢的需求
同时也影响土壤的形成过程和土壤养分的迁移转化
土壤水分的运动变化与植物的生长
以及土壤中许多物理
化学
生物过程有密切联系
而土壤水分的运动研究前提就是对土壤含水量进行测定
我们先来看一下土壤含水量的定义
土壤含水量就是表示某一单位土体中所含水分的数量
有时又称为土壤含水率或者土壤湿度
常见的土壤含水量表示类型有两种
一种是质量含水量
一种是体积含水量
接下来我们就分别介绍质量含水量
与体积含水量的测定方法
质量含水量有时也称为重量含水量
指的是单位质量干土中所含有的水分数量
它的计算方法就是图上这个公式
在这里计算时用到的指标主要有两个
一个是湿土的重量
一个是干土的重量
湿土的重量可以直接测量得到
而干土的重量一般是在105摄氏度的条件下烘干得到
二者的单位可以是克或者千克
在实验过程中
质量含水量的测定方法通常是烘干法
烘干法也是国际通用的标准方法
它所用的仪器设备主要有烘箱 干燥器
称量用的天平
一般最小分度值为零点零一克
就能满足需求
还有恒质量的铝制称量盒
就是我们日常所说的盛土用的铝盒
烘干法的主要原理是将土样装入铝盒中
利用烘箱在105度到110度的条件下
将土壤烘干至恒定值
通过计算
得到土壤样品中的水分重量和干土重量
进而求出土壤质量含水量
烘干法的特点是精度较高
操作便捷
结果准确可靠
但它的不足是无法实现现场快速测量
由于烘干法比较费时
不能满足现场快速测量的要求
在工程实践中
出于对工程质量检验的考虑
人们提出了酒精燃烧法
酒精燃烧法所需的仪器设备
主要是称量用的天平 盛土铝盒 酒精
火柴等
酒精的纯度一般要在95%左右
酒精燃烧法的原理主要是在土壤中加入酒精
利用酒精的燃烧性能
使土壤中的水分蒸发将土样快速烘干
进而计算出质量含水量
需要注意的是
为了使得测量结果尽量准确
一般需要烧三次
酒精燃烧法的特点是实验操作简便快捷
对材料和仪器要求较低
适用于现场测定
但缺点是精度不足
误差较大
接下来我们再来学习一下体积含水量的测定方法
体积含水量的定义是
单位体积土壤中所含有的水分数量
根据定义
我们可以知道
如果要计算体积含水量
我们只需要知道土壤中水分所占的体积和土壤的总体积
二者的比值就是土壤体积含水量
土壤体积含水量的测定方法有很多种
在这里我们主要介绍其中的两种
第一种方法叫中子仪法
中子仪法的主要设备包括中子发射仪和中子管
它的工作原理是将中子源埋入土壤
某一深度
快中子源发射出的中子
在遇到氢原子后失去部分动能
转化成慢中子
仪器根据测得的慢中子数量
得到水分子与慢中子云密度的函数关系
进而来计算土壤中的水分含量
中子仪法是目前测定土壤含水量比较先进的方法之一
这种方法不扰动土壤
不受水分物理状态 如冰冻或者是结晶水的影响
铝导管埋好后
可以长期使用测量速度快
但是中子仪法的缺点是不能测定表层土壤水分
精度比较差
而且由于使用放射性元素
需要谨慎操作
土壤体积含水量测定的第二种方法是时域反射仪法
它的主要设备包括
接收终端和土壤水分探头
时域反射仪法的工作原理是
利用电磁脉冲技术与土壤水分介质之间的数值关系
确定土壤水分含量
研究表明
电磁脉冲在土壤中的传导速度
与土壤的介电常数存在一定函数关系
时域反射仪法是通过二者的函数关系推求土壤体积含水量
时域反射仪是上世纪八十年代发展起来的
快速准确测定土壤体积含水量的仪器
它可以定点定位 周期反复的测量土壤体积含水量的变化
与中子法相比
它无核辐射
与烘干法相比
它速度快
因此目前已经成为土壤水分测定的一种重要工具
得到了国际上的公认
以上我们分别介绍了两种土壤质量含水量
和两种土壤体积含水量的测定方法
需要注意的是
土壤质量含水量与土壤体积含水量是可以相互转化的
土壤质量含水量乘以土壤的干容重
就能够得到土壤体积含水量
土壤容重指的是单位体积
土壤中干土的重量
单位是千克每立方米或者克每立方厘米
另外
给大家补充一点
在实际工作中常利用土壤体积
含水量进行水量平衡计算
一般以一定深度土层中所含的水层深度来表示
土壤所含水量
也称为土壤蓄水量
土壤蓄水量的计算方法是将土壤体积含水量
与土层厚度相乘
其实土壤蓄水量反映的是土壤中的水层厚度
将土壤体积含水量转换成水层厚度的目的
主要是为了便于同降雨
蒸发
径流量等指标进行比较分析
好的谢谢大家今天的课程就到这里
-1.1 绪论
--水文学绪论
-本章测试题
--测试题
-讨论
-2.1 水文循环
--水文循环
-2.2 水及水量平衡
--水及水量平衡
-2.3 流域水资源总量计算
-本章测试题
--测试题
-讨论
-3.1 河流与流域的基本概念
-3.2 流域与水系特征
--流域与水系特征
-3.3 河流的横纵断面
--河流的横纵断面
-本章测试题
--测试题
-讨论
-4.1 降水及其要素
--降水及其要素
-4.2 流域面平均降水量计算
-4.3 我国降水的时空分布特征
-本章测试题
--测试题
-讨论
-5.1 土壤水分
--土壤水分
-5.2 土壤水势
--土壤水势
-5.3 蒸散发
--蒸散发
-5.4 作物蒸发蒸腾量的测定与计算
-5.5 土壤含水量的测定方法
-5.6 土壤含水量的测定（实验）
-5.7 土壤水分特征曲线的测定（实验）
-本章测试题
--测试题
-讨论
-6.1 径流的形成过程
--径流的形成过程
-6.2 径流的表示方法与分割
-6.3 径流的影响因素
--径流的影响因素
-6.4 年径流
--年径流
-本章测试题
--测试题
-讨论
-7.1 包气带的水分运动
--包气带水分运动
-7.2 产流机制
--产流机制
-7.3 产流量计算
--产流量计算
-7.4 流域产流模拟
--流域产流模拟
-本章测试题
--测试题
-讨论
-8.1 流域汇流
--流域汇流
-8.2 经验单位线法
--经验单位线法
-8.3 单位线实例
--单位线实例
-8.4 槽蓄原理
--槽蓄原理
-本章测试题
--测试题
-讨论
