14.4 实验方法和步骤
1.实验前的准备工作
(1)根据实验需要,将待实验土样自然风干碾碎过2mm筛,用烘箱烘干后称出土样的干重度,计算初始含水量θ0。
(2)将土样取出一部分装入饱和土壤的达西渗透实验装置(见第4章),测定土壤的饱和导水率K(θs)。并用烘干法测定饱和土壤的含水量θs。
(3)测量土壤湿润锋处的吸力sf,测量方法见第11章。绘出土壤水吸力与土壤含水量的关系,即土壤水分特性曲线,土壤湿润锋处吸力sf一般可用土壤的进气吸力值代替,即土壤开始排水的临界吸力值。
(4)将土样分层装入土柱,每层厚度为5cm,每层装土时都要用夯土器击实,每夯实一层,将其上表面5mm范围的土层进行疏松(该范围内土壤的干重度比设计要求的干重度高15%以上),以保证层与层之间的良好接触并使层间节理发育尽可能降低。每层装土的重量用第1章的式(1.6)计算。
2.降雨量和降雨强度的调试和标定方法
(1)将活动雨量筒放在垂直土柱的上方,与垂直土柱叠放在一起,如图14.6所示,再将雨量杯放在集雨管的下方。
(2)调节马氏瓶的高度,使马氏瓶进气口高度位于降雨器水位观测管某高度。
(3)关闭马氏瓶与降雨器之间连接管上的放水阀,给马氏瓶装满水,记录马氏瓶的初始水面读数。
(4)打开放水阀,使水流通过放水阀进入降雨器,开始降雨,观测降雨器上面的水位观测管中水头的变化,直到水位观测管的水头达到马氏瓶进气口的高度。
(5)当水位观测管中的水头稳定后,说明降雨强度已为某定雨强,开始记录降雨历时和雨量杯中的水深,降雨历时可根据需要设置。
(6)测量降雨装置顶部的水位观测管水头读数。(https://www.daowen.com)
(7)求降雨量和降雨强度。降雨量由雨量杯直接读出,降雨强度为降雨量除以降雨历时。
(8)当一次降雨实验完成后,调节马氏瓶的高度,使得水位观测管中的水头提高或降低,重复第(6)至第(7)步N次。
(9)绘制降雨器水头与降雨强度的关系,得到该条件下降雨器的水位-雨强关系公式以备后用。
(10)标定结束后关闭放水阀。
3.土壤入渗实验的方法和步骤
(1)根据设计降雨强度,利用水位-雨强关系公式计算出降雨器上的水位值,调节马氏瓶的高度达到相应位置,给马氏瓶充满水,打开放水阀,待水位观测管中的水面达到设计高度并保持恒定。
(2)去掉垂直土柱上的集雨筒,使雨水降入土壤表面,开始记录入渗时间。
(3)观测记录垂直土柱中土壤湿润锋的变化情况,初始时入渗速度快,可每5分钟测量一次,以后可根据需要设定测量时间。
(4)当土壤表面有积水(积水深度H设计为5mm)且形成径流时,径流将从径流管流出,这时记录形成径流的开始时间,用量筒测量某一时段的径流总量Vi。
(5)当土壤的湿润峰达到入渗装置的某一深度时,关闭放水阀门,记录实验停止的时间。
(6)计算径流量,径流量q等于量筒中的水量Vi除以测量时间t。
(7)实验结束后将仪器恢复原状。