《水文学原理》实验指导书
天津农学院水利工程系
2006.9
实验一土壤渗透系数的测定
[实验目的]：
１．掌握土壤下渗的物理过程及下渗机理；
２．测量土壤渗透系数Ｋ；
３．学习正确使用渗透筒。

[实验原理]：
下渗过程一般划分为三个阶段。

第一阶段为渗润阶段，这阶段，土壤含水量较小，分子力和毛管力均很大，再加上重力的作用，所以此时土壤吸收水分的能力特别大，以致初始下渗容量很大，而且由于分子力和毛管力随土壤含水量增加快速减小，使得下渗容量迅速递减。

第二阶段为渗漏阶段，土壤颗粒表面已形成水膜，因此分子力几乎趋于零，这时水主要在毛管力和重力作用下向土壤入渗，下渗容量比渗润阶段明显减小，而且由于毛管力随土壤含水量增加趋于减小阶段，所以这阶段下渗容量的递减速度趋缓。

第三阶段为渗透阶段，在这一阶段，土壤含水量已达到田间持水量以上，这时不仅分子力早已不起作用，毛管力也不再起作用了。

控制这一阶段下渗的作用力仅为重力。

与分子力和毛管力相比，重力只是一个小而稳定的作用力，所以在渗透阶段，下渗容量必达到一个稳定的极小值，称为稳定下渗率。

[实验仪器]：
1.渗透筒（渗透环）一套——渗透筒是用金属做的一套无底同心圆柱筒，筒底
具刀口，同心环内管的横截面积为1000cm2,内径35.8cm，高30-50cm，外筒内径60cm（亦可用土埂围堰代替外筒）；
2.量筒500ml和1000ml各一个；
3.水桶2个；温度计1支（刻度0-50℃）；秒表（普通钟表）1块；量水测针或
木制厘米尺一个；席片或塑料薄膜（灌水时防止冲刷用）。

[实验步骤]：
1.选取具有代表性的地块，把渗透筒的内筒插入土中，深度10cm左右，同时插
好外筒。

如无外筒，可筑埂围堰，高度和内筒高相平，埂顶宽20cm，并捣实之。

2.同内外插入量水测针或木制厘米尺各一支，筒内水层厚度一般保持5cm。

3.把席子或塑料薄膜放入筒底，同时把温度计插入筒内。

在开始灌水时，土壤
吸水速度较快，为使筒内达到一定水层，第一次灌水要快，同时视水层下降
程度进行第二次灌水，以使水位高度保持原定高度。

为防止旁渗的影响，在筒内注水的同时，也在筒外注水，使内外筒高度始终保持相同，外筒不计水量，只把每次注入内筒的水量、时间、温度记下来。

内筒第一次读数和加水量是在计时开始后的2分钟，第二次读数是第一次读数后的3分钟，以后每隔5-10分钟读一次，每次读数前都要加水至原定高度，如果渗水很慢时则可30分钟观测一次。

4.在测量渗透速度的最后阶段，所得到的各段间隔时间内的差值很小时，试验即可结束。

一般试验持续时间，砂土为4-6小时，粘土为6-8小时，如果土壤透水性很弱，则可延续到12小时以上。

[实验记录和计算]：
1.记录格式如下表1所示
表1
土壤渗透性测定记录表测定地点
测定日期土壤类型和层次
水温(℃)渗透筒面积1000cm 2
插入深度(cm )水层厚度(cm )时间
每次灌入水量
n Q (ml )渗入水总量()Q mm 渗透速度(/min)V mm 渗透系数(/min)mm 时分累计时间t K 10
K
2.渗入水总量:12(...)10()n Q Q Q Q mm A
+++⨯=式中:12,,Q Q …n Q ——每次量入水量，
（ml ）；A ——渗透筒面积，（2cm ）。

3.渗透速度:
10(/min)n n Q V mm A t ⨯=⨯式中:n Q ——间隔时间内灌入水量，（ml ）；
n t ——所间隔的时间，（min ）。

4.渗透系数K：渗透速度随时间而逐渐低至接近某一常数，此常数值即为渗透系数。

5.为了使不同温度下所测得的K 值便于比较，应换算为10℃时的渗透系数Ｋ10值，其式如下：
100.70.03t K K t
=+式中：t K ——温度为t ℃时的渗透系数，/min mm ；
t ——渗透时测定的温度，℃。