9.3 实验设备和仪器
盘式入渗实验设备如图9.1所示。由图中可以看出，实验设备由马氏瓶负压管、支柱、入渗盘和储水管4部分组成。马氏瓶负压管直径为6cm、高度为100cm，在负压管的不同高度设置了4个马氏瓶通气孔，通气孔用针阀控制，在马氏瓶通气管的上方设进水孔和进水孔控制阀，侧面设连接口、连接口阀门和测尺，底部用固定螺栓固定在地面上。支柱的作用是固定马氏瓶负压管，支柱上设固定支架、滑套和顶丝，固定支架与马氏瓶负压管连接在一起，滑套可以调节固定支架的位置，顶丝用来固定滑套。入渗盘直径为18cm、厚度为1.5cm，在入渗盘的下面设渗透膜，渗透膜下面为一层厚度为1.5cm的细沙，细沙下面为土壤。在入渗盘的上面设储水管，储水管直径为4cm、高度为100cm，在储水管侧面设进水阀和测尺，上方设抽气孔和抽气孔控制阀。马氏瓶负压管和储水管之间用软管连接。
实验仪器为秒表、洗耳球、灌水漏斗、量筒、取土环刀和铝盒、喷壶、烘箱、天平、刮尺、夯土器、水准仪或水平尺、内径为18.5cm的钢环等。
设图9.1中马氏瓶通气孔的针阀1打开，其他针阀关闭。以图9.1的参考平面为基准面，设位置1的压强为大气压强pa，根据等压面原理，位置2的压强p2=pa，由能量方程得位置3的压强p3为
式中：h1为马氏瓶负压管内水面至参考平面的距离；γ为水的重度。
图9.1 盘式入渗实验设备
因为位置3与位置4用软管连通，当连接口阀门和进水阀打开时，位置4的压强p4与位置3的压强p3相同，由此可求储水管水面的压强p5为(https://www.daowen.com)
设土壤表面的压强为p，由能量方程可得
设大气压强pa为零，则作用在土壤表面上的负压水头为
式（9.17）表明，作用在土壤表面上的水头为马氏瓶负压管参考平面以上水深h1与储水管位置4到土壤表面的距离h3之差的负值，即作用在土壤表面上的水头为负水头。
在实际运行中，位置4的负压值保持不变，因此，就给渗透膜位置提供了一个稳定的负压水头，而渗透膜与土面之间仅有一薄层细沙，因此可以认为在土面上提供了一个稳定的负压水头，这个负压水头的大小等于位置4的负压水头减去土面到位置4的距离。储水管中的水分在土壤水势的作用下，将向土壤中入渗，就形成了负压条件下的入渗过程。
实验时如果需要改变位置4的负压值，则根据实验设计的负压值，选择打开适合位置马氏瓶通气孔上的针阀，并使其他针阀处于关闭状态，其负压的计算方法仍然采用式（9.17），但需注意此时的h1为打开的马氏瓶进气口到水面的距离。