SWCC测定时吸力计算公式与最佳离心时间的探讨.pdfVIP

第37卷第1期 河海大学学报(自然科学版) V01．37No．1 ofHohai 2009年1月 Journal Sciences) Jan．2009 University(Natural DOI：10．3876／j．issn．1000-1980．2009．01．003 SWCC测定时吸力计算公式与最佳离心时间的探讨 尚熳廷1，一，冯 杰1，一，刘佩贵2，施 晔2 (1．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098； 2．河海大学水文水资源学院，江苏南京210098) 摘要：采用离心机法测定了南京市栖霞区东阳镇0～20cm，20～40cm，40～60cm3层土壤的水分特 征曲线(swcc)，分析了密度变化对吸力的影响、质量含水量与时间的关系、土壤吸力与质量含水量 的关系；根据分析结果改进了传统的吸力求解公式，得出了离心机法测定粉砂壤土水分特征曲线时 的最佳离心时间．改进公式克服了传统公式计算吸力时没有考虑土壤压缩的弊端，计算得到的土壤 体积含水量可以随土壤干密度的变化而变化，土壤水分特征曲线更能合理地反映土壤水分的保持 和运动规律． 关键词：离心机法；水分特征曲线；离心时间；吸力 中图分类号：S152．7 文献标识码：A 文章编号：1000一1980(2009)01—0012—04 土壤水分运动规律既关系到农作物灌溉制度的确定…1，还与准确地计算地下水补给量有关，而土壤水分 特征曲线(sWcc)是描述土壤含水量与吸力(基质势)之间关系的曲线，反映了土壤水能量与土壤含水量的函 数关系怛j，也是表示土壤基本水力特性的重要指标．目前直接测定SWCC的方法有张力计法、离心机法、压力 膜法、砂芯漏斗法、平衡水汽压法等，其中，离心机法具有操作简单【3]3、省时、可测定较宽的吸力范围等优点， 被广泛应用于土壤水分动态模拟HJ．但采用离心机法测定SWCC过程时，密度的变化、离心时间、温度、测量 误差和吸力计算等因素，都对SWCC有一定的影响． 吕殿青等【铀J在土壤收缩特征模型剖的基础上提出了确定密度与吸力关系的三点法数学模型，并提出 了土壤压实的幂函数模型．付晓莉等∽J对土壤压实幂函数模型进行了改进，并研究了密度变化对SWCC参数 的影响．吕殿青等【5-6,9 J都是用模型的方法来确定土壤吸力与密度变化关系的．为了避免模型方法的不确定 性对实验结果的影响，本文以南京市栖霞区东阳镇土壤为例，对传统的吸力计算公式进行了改进，同时对实 验过程中影响SWCC测定精度的离心时间进行了初步分析． 1研究地区与实验方法 1．1研究地区 表1实验土壤的机械组成 实验所用的土壤取自南京市栖霞区 Table1 Mechanical soil composition041experimental 东阳镇，取样土层分别为0～20cm，20。 40cm，40～60CqT!，根据国际土壤学会对 土壤粒级的划分标准，用吸管法【lo]测得 土样的黏粒(0．002in／n)、粉粒(0．002 —0．020mm)、砂粒(0．020—2mm)的组 成，并确定其土壤质地，每种土样做2次 实验，取其平均值得到机械组成，结果如表1所示．实验所用离心机为日立CR21型高速冷冻离心机，转子编 号为60；所用环刀的内直径和高均为5em． 收稿日期：2008—03一IO xr2) 作者简介；尚熳廷(19∞一)。男，山东金乡人，硕士研究生，主要从事土壤水文物理规律研究． 万方数据 第l期 尚熳廷，等SWCC测定时吸力计算公式与最佳离心时间的探讨 13 由表l可知，3层土壤的质地相同，