10.2　实验原理

土壤的入渗规律受到许多因素的影响，特别是在野外原位条件下，土壤的入渗规律难以准确确定，最早的思想就是将大田一个较大面积上的入渗概化为一个点的入渗问题来看待，开发出了所谓单环入渗法和双环入渗法。单环入渗法就是在田间用一个一定直径范围内的入渗实验来研究该地段上土壤入渗规律的方法。其核心就是用一个一定高度的圆环切入到土表以下一定深度，然后在圆环内进行充分供水条件的入渗，地表以上的水深一般控制在5.0cm左右，测出水进入土表的过程就可得到入渗规律，并将长时间入渗末段的入渗率近似地作为土壤饱和导水率。该方法由于入渗环深入土壤表面以下的部分相对于入渗湿润锋的推进长度要小很多，通过揭示入渗后湿润区域的分布特征发现，在湿润锋推进长度大于入渗环切入土表以下的深度后，湿润的范围除了向下推进的部分外，还有一部分水分向入渗环所代表的投影面积范围以外的区域进行了横向扩展，这样的入渗实验结果就不能完全代表一个单纯的垂直一维入渗，在此基础上开发出了双环入渗仪。双环入渗仪就是将两个大小不同的同心圆环切入到地表以下某深度，在地表以上留出一定的高度，同时给内环和外环内的土表以上形成一定的水深条件，造成充分供水的垂直一维入渗，外环的主要作用就是保证内环在入渗过程中其范围内的湿润锋始终是垂向推进的，而外环的湿润锋在一定深度后有少量水分会横向扩散，为了保证外环的入渗锋面与内环的入渗锋面推进速度一致，而在内外环之间的地表以上所形成的入渗水头适当高于入渗内环的入渗水头。我国的水文地质部门曾经大量采用双环法进行田间土壤饱和导水率的测量，积累了一定的经验，将内环面积确定为1000cm2左右即可基本代表大田实验结果，来建斌等[1]等经过大量实验和数值模拟认为采用直径30cm的入渗环进行7次重复测得的结果与采用80cm入渗环的一次测量结果相当，而且，80cm直径的入渗环测定的入渗规律基本与大田大面积入渗的结果是一致的。张婧[2]通过大量田间实验后对入渗剖面的挖掘观察得出结论认为，由于入渗环在切入土壤过程中造成环壁附近土壤扰动而在入渗过程中可能会造成沿环壁附近的集中渗流现象，因此建议在开展入渗时最好能够在土壤表面先铺设一层沙以减小集中渗流对大田实际测定结果造成的影响。

实验中，记录入渗水量和相应时刻的数据，通过分析得到土壤的入渗率曲线，在较长时间入渗的后期，当入渗率接近稳定时，所测的值可以近似认为是土壤的饱和导水率K（θs）。(https://www.daowen.com)

设时段入渗量为Q，Δt为入渗时段，A为内环的横截面面积，则近似的饱和导水率为