CN1804580B - 一种土壤入渗性能的线源入流测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤入渗性能的线源入流测量装置和测量方法。该装置包括：恒量供水容器、布水器、土槽、刻度尺、成像装置。该方法包括步骤：1)土样风干过筛，并测定土样初始含水率；2)土样装入土槽；3)将土槽调整到给定的坡度；4)将准备好的布水器放置在土槽的上端的土壤表面，布水；5)用成像装置记录不同时刻水流在地表推进的面积；6)每隔一段时间记录供水水量和该时刻的土壤湿润面积成像；7)由成像图片计算得出上述时间段内分别对应的湿润面积；8)按计算公式得到不同时刻的土壤入渗率。本发明具有实验装置简便、实验历时短、用水量少、使用方便等优点，可以方便的应用于室内和野外的实验中。

Description

一种土壤入渗性能的线源入流测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量土壤入渗性能的装置和方法，特别是涉及一种土壤入渗性能的线源入流测量装置和测量方法。

背景技术

土壤水分入渗是指水分进入土壤的过程，是田间水分循环的重要部分。土壤入渗性能在实践中很重要，它决定了雨水或灌溉水进入土壤的速度，以及暴雨期间土表产生径流的数量和发生土壤侵蚀的危险程度。如土壤入渗性能很小，植物根层的水分收支将受到影响。要管理好田间土壤的水分状况，有关土壤入渗性能及其与土壤性质等的定量关系很重要。

土壤对水的入渗能力常用入渗率来衡量，有时也用累计入渗量衡量。

入渗率是土壤通过地表接受水分的通量，即单位时间通过单位面积入渗的水量，单位是mm/min，或cm/d。

累计入渗量是一定时段内通过单位面积进入土壤的总水量，单位是mm，或cm。

入渗率i与累计入渗量I的关系为

入渗过程中，最初的入渗率相对很大，随时间的延长，入渗率逐渐降低，当入渗进行到某一时段后，入渗率稳定在一个比较固定的水平上，即达到稳定入渗率。稳定入渗率与土壤饱和导水率相等或相近。

目前为止，有很多测量土壤入渗率的直接或间接的方法，如双环法、马力奥-双环法、模拟降雨法、圆盘入渗仪法等。但是这些方法各自还存在不足。

如文献1：Scott，H.Don，2000，Soil Physics，Iowa State University Press，Ames，和文献2：Aneau，J.L.J.，J.P.Bricquet，O.Planchon，C.Valentin.Soilcrusting and infiltration on steep slopes，in northern Thailand.EuropeanJournal of Soil Science，2003，54：543-553.，以及文献3：A1-Qinna，M.I.，A.M.Abu-Awwad.Infiltration rate measurements in arid soils with surface crustIrrigation Science，1998(1)：83-89.中公开的技术：在双环入渗仪中，双环是直径不同的两个同心圆环(用钢板或硬塑料板做成，保证有足够的刚度，以便打入土中而不使环变形).实验时，将两个圆环同心地打入地表，然后注水于两环内，内外保持固定水深，内环控制实验面积，并附有测针做固定标记，外环的作用是防止内环下渗水流的旁渗.先采用定量加水法，记录加水时距.后采用定时加水法，记录内环加水数量和时距.外环同时加水，不计量，但注意内外环水面大致相等.用记录的内环每单位时间加入的水量(体积)除以内环面积，就得到入渗率(mm/min)，再由各时刻的入渗率绘制入渗能力曲线.但是上述方法的不足在于：不能用于坡地；在双环入土时，对土壤结构有破坏，尤其是破坏表土，而且在试验开始时，向双环中加水时容易破坏表土结构，改变了土壤的性质，使测量出的入渗性能不能真实地反映被测土壤的性质；同时双环入渗为有压入渗；在初始阶段受供水孔口过水能力的限制不能满足充分供水的要求，不便定量研究土壤初始入渗过程.

再如文献4：Ogden，C.B.，H.M.van R.R.Schindelbeck.1997.Miniature rainsimulator for measurement of infiltration and runoff.Soil Sci.Soc.Am.J.61：1041-1043.和文献5：坡地土壤降雨入渗性能的测量方法与计算模型.，潘英华，西北农林科技大学博士学位论文：50-66.中公开的技术：模拟降雨法是依照天然降雨情况，人为地将水喷于实验区内，在维持均匀不变的降雨强度条件下，观测实验区地表径流过程，从而分析出土壤入渗过程的一种方法。但是这种方法的不足在于：因为供水不足而无法测量土壤的初始很高的入渗能力；当雨强较大时，又会破坏土壤结构；而且因为土壤的初始入渗率很大，模拟降雨方法同样不可能达到充分的供水，因此也就不能测量出土壤的初始入渗性能。而且根据有关实验，实验过程中所需水量一般都超过2500L，用水量很大。

其它已知的方法如马力奥-双环法，是双环法的改良，虽然在精度上较双环法有了一定的提高，但装置却更加复杂，使它的应用尤其是野外使用仍然存在局限性。

综上所述，已知的现有技术存在装置复杂、实验用水量太大、历时较长等几个方面的缺点，使这些方法在野外的实际应用上存在了很大的局限性。因此，现有技术就需要一种方便、快捷、准确的测量土壤的入渗性能的新装置和方法。

本项发明的目的是：1)提出一种方便、快捷、准确的测量土壤的入渗性能的线源水流入流新方法；2)构建由水流湿润地表土壤面积随时间的变化来估计土壤入渗性能的数学模型；3)开发满足测量要求的测量系统；4)采用室内实验说明实验过程、记录数据的方法、计算土壤入渗性能的方法；5)利用水量平衡原理分析该方法的测量误差的过程。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的不足，从而提供一种方便、快捷、准确的测量土壤入渗性能的线源水流入流测量装置和方法。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种土壤入渗性能的线源入流测量装置，如图5所示，包括：

恒量供水容器1；

布水器2，通过导管与所述供水容器1连接；

土槽3，用于放置待测量的土样；

刻度尺4，固定在所述土槽3的侧边上，用于记录水流在土槽3中地表上推进的过程；

成像装置5，通过一支架设置在坡面上方，用于对坡面水流在土壤表面的覆盖面积成像记录；

进一步地，所述恒量供水容器1采用马氏瓶。

进一步地，所述恒量供水容器1，放置在一调节装置上，用于调节所述恒量供水容器1与所述布水器2之间的相对高度，用于调节供水流量。

进一步地，所述土槽3是采用金属板或其他不透水材料制成的一面开放的六面体槽，其中用隔板将所述土槽3分成至少两个小槽，每一个所述小槽的一端放置一个所述布水器2。

进一步地，所述布水器2的结构，如图6所示，包括：一个矩形的基板7；在所述基板7的两侧各粘结一块挡板9以防止水从布水器2两侧渗漏；一个支撑板8固定在所述基板7的一侧边，用于支撑所述基板7，使所述基板7与土样表面之间形成一个夹角；两个条状的透水条6平行于所述基板7的长边，并粘到所述基板7上，所述两个条状的透水条6垂直于两个所述挡板9的表面，其中第一透水条处于所述基板7的下边并靠近土样表面，第二透水条间隔一定距离处于第一透水条的上方；所述恒量供水容器1的导管的下端与所述布水器2的上边沿的中间位置相接.

结合上述装置，一种土壤入渗性能的线源入流测量方法，包括如下步骤：

1)将土样风干后过筛，并测定土样初始含水率；

2)在土槽底部装入一层细砂，以形成透水透气性能较好的透水边界，按天然容重将土样装入土槽，整个土槽的装土深度小于土槽总深度的3-6cm；

3)按照实际测量的需要，将土槽放置在需要的坡度；

4)将准备好的布水器分别水平放置在土槽的上端的土壤表面，使布水器流出的水流尽可能均匀线性地分布在土样坡面上，供水器粘有透水条一侧保持水平地接触到土槽中的土；当然，非均匀布水也不会影响测量结果，这同样也保证了进入土壤中的是无压水；

5)将成像装置安置好，用来记录不同时刻水流在地表推进的面积；

6)在实验开始后每隔一段时间，读出供水容器1的相应剩余水量Q_i，同时记录下时间t，并用成像装置5拍摄下该时刻的土壤湿润面积；

7)利用网格法处理所得到的成像图片，得出上述时间段内分别对应的湿润面积A_j；

8)按计算公式(n＝1，2，……m；m为实验过程中记录时间的总次数)处理实验结果得到不同时刻的土壤入渗率，其中q_n表示t_n时间的供水流量，i_n-j+1表示t_n-j+1时刻的入渗率；A_j表示t_j时刻相应的润湿面积增量；A₁表示t₁时刻相应的润湿面积增量；i_n表示t_n时刻的入渗率。

由于土壤的初始入渗率很大，因此在上述步骤6)中，一般在开始入渗的最初一段时间如半个小时内选择的时间间隔短一些，如以1-5分钟为间隔。这对提高实验的精度比较有利。

利用该方法进行野外测量时，可以省略上述测量步骤的步骤2)、3)，即按照如下步骤测量：

1)测量土壤的初始含水率；

2)将布水器水平放置到地表，使布水器流出的水流尽可能均匀线性地分布在坡面上，布水器粘有透水条一侧保持水平地接触到地表；当然，非均匀布水也不会影响测量结果，这同样也保证了进入土壤中的是无压水；

3)将成像装置安置好，用来记录不同时刻水流在地表推进的湿润面积；

4)在实验开始后每隔一段时间，读出供水容器1的相应剩余水量Q_i，同时记录下时间t，并用成像装置5拍摄下该时刻的土壤湿润面积；

5)利用网格法处理所得到的成像图片得出上述时间段内分别对应的湿润面积A_j；

6)按计算公式 (n＝1，2，……m；m为实验过程中记录时 间的总次数)处理实验结果得到不同时刻的土壤入渗率，其中q _n 表示t _n 时间的供水 流量，i _n-j+1 表示t _n-j+1 时刻的入渗率；A _j 表示t _j 时刻相应的润湿面积增量；A ₁ 表示t ₁ 时刻相应的润湿面积增量。i _n 表示t _n 时刻的入渗率。

在上述步骤6)中，一般在开始入渗的最初一段时间如半个小时内选择的时间间隔短一些，如以1-5分钟为间隔。这对提高实验的精度比较有利。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明可以准确地测量出土壤的初始入渗率，得到入渗性能的变化曲线；

2)实验所采用的计算模型较为简单；

3)实验装置简便，实验历时短，用水量少，而且还可以很方便地应用于坡地；

4)对所测量的地面条件要求较低，可以方便的应用于野外的实验中。

附图说明

图1表示土壤入渗性能曲线；

图2表示定流量供水条件下地表湿润面积随时间变化过程；

图3表示不同空间点处的入渗性能曲线；

图4表示同一时刻入渗率的空间分布曲线；

图5表示本发明土壤入渗性能的线源入流测量装置结构图；

图6表示本发明实施例的布水器2结构透视图；

图7表示本发明实施例的布水器2的剖视图；

图8表示实施例测量的土壤入渗性能随时间的变化曲线；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

为了便于技术人员更好地理解本发明，首先结合附图1-4，描述本发明的原理。

在向地表供水流量恒定不变的条件下，土壤的入渗过程与地表湿润锋(面积)在土壤表面推进的相互关系描述如下。初始时，土壤具有很高的入渗能力(图1)，入渗坡面可以将提供的线源水流在很小的地表面积上入渗到土壤之内，水流在坡面上湿润的面积很小。随着时间的推移，早期湿润面积下土壤的入渗能力逐渐降低(图1)，土壤渗入水流的能力逐步减弱，同样的供水流量已不能在与前期相同的面积上渗入土壤，水流就会向前流动，土壤表面的湿润面积逐渐增加(图2)。随着时间的进一步推移，土壤的入渗能力进一步降低，并将最终趋于土壤的稳定入渗率(图1)，给定流量的水流的湿润面积在地表也逐步推进，并最终趋于稳定(不再增大)(图2)。土壤中某一点入渗率随时间的变化的完整过程定性的描述如图1所示，而在供水流量恒定条件下相应的地表湿润面积推进的完整过程如图2所示。应该说明，由于入渗过程是在充分供水条件下实现的，因此实际的入渗曲线就是土壤的入渗能力曲线。

具体而言，在图1所示的入渗性能曲线上，在初始的t₁时刻土壤入渗能力很大，为i₁；此时，湿润锋在土壤表面向前推进的速度较慢即土壤表面增加的湿润面积速度较小，如图2中t₁时刻所对应的面积A₁。到达t₂时刻时，入渗能力降低至i₂(图1)。相应的土壤表面的湿润面积增加到A₂(图2)。至t₃时刻，土壤入渗能力趋近于稳定入渗率i₃(图1)；土壤表面增加湿润面积的速度也趋于稳定A₃(图2)。

由上述入渗性能与时间关系曲线以及土壤湿润面积与时间的关系曲线发现，土壤入渗性能的变化过程是与定流量下水流在地表湿润的面积的变化过程紧密相关的，因此研究土壤湿润面积随时间的推进过程，就可以得出土壤入渗性能的变化过程。

水流在地表流动的过程中，地表各点上经历的入渗时间是不同的。假定土壤各处的入渗性能相同，则各点的入渗性能与时间具有相同的关系。从而不同位置处土壤入渗性能随时间的变化过程就产生差异，如图3所示。如在t₁、t₂、t₃时刻湿润锋到达的三个空间位置A₁、A₂、A₃上入渗性能随时间的变化曲线是显著不同的，但从图中可以看出，每个位置上在以入渗开始记时的入渗性能随时间的变化过程是相同的，相当于各入渗性能曲线随水流到达时间的先后平移。

上述描述表明，在同一时刻，不同空间点上土壤入渗率性能存在差异，如图4所示。如在t₁时刻，湿润锋刚到达A₁，此时A₁处的土壤入渗性能为初始入渗性能，很大，而在水流先到达的位置，入渗性能已经降低。在t₂时刻，湿润锋刚到达A₂，A₂处的入渗为性能为初始入渗性能，很大，而此时A₁处的入渗性能由图1中给出的曲线可以看出已经降低为i₂。同样，当时间持续到t₃时，湿润锋刚好到达A₃，此时A₃处的入渗性能为土壤的初始入渗性能，很大，而A₁和A₂处的入渗率按照图1的趋势已分别减小至i₃和i₂。具体变化过程可以见图4。

为了推导计算模型，假设在不同部位的土壤具有相同的入渗性能(上述描述已隐含该假设)。

运用水量平衡原理，以及上面的分析，可以推导得出在入渗过程中，入渗率与供水流量的关系：

$q=K{\∫}_0^{A}i(A,t)\mathrm{dA}---\left(1\right)$

式中，q为供水流量，L/h；i为入渗率，mm/h；A为面积，m²；K＝1为量纲转换系数；dA为面积增量。

(1)式表明，给定时刻供给的水流通量q等于该时刻的入渗率对该时刻对应的湿润面积的积分。

寻求(1)所表示的积分方程的精确解析解，得到入渗率函数i(t)存在一定的困难。可以做近似计算如下。选择较小的时间间隔即较小的面积增量步长，在各时段或面积增量段内，取入渗为平均值，可以递推得到i(t)的近似估计值。具体公式可以表述如下：

设t₁、t₂、t₃、……、t_n时刻的入渗率为i₁、i₂、i₃、……、i_n，相应的湿润面积为A₁、A₂、A₃、……、A_n，水流流量为q₁、q₂、q₃、……、q_n，由(1)式及上述讨论有：

t₁时间供水量：

q₁＝i₁A₁

t₂时间供水量：

q₂＝i₂A₁+i₁A₂

t₃时间供水量：

q₃＝i₃A₁+i₂A₂+i₁A₃

t_n时间供水量：

q_n＝i_nA₁+i_n-1A₂+ΛΛ+i₁A_n          (2)

由(2)式t_n时间供水量方程得到：

$i_n=\frac{q_n-\underset{j=2}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{n-j+1}{A}_j}{A_1}$ (n＝1，2，……)(3)

从图3中可以看出土壤中某一点在入渗开始后，入渗率随时间变化的曲线是一样的。在t₁时刻估计得到i₁。在t₂时刻，湿润锋推进的面积增加了A₂，此处的入渗率与在t₁时间内湿润锋推进的面积A₁上的t₁时刻的入渗率相同，为i₁。而此时A₁面积上的入渗率降低，为i₂。其他时间段也与此类似。

以上是本发明的原理描述，下面是本发明的一具体实施例。

结合图5，制造本发明的土壤入渗性能的线源入流测量装置，主要由土槽3、布水器2、恒量供水容器1和成像装置5组成。采用铁板制成土槽3，容积为1×0.6×0.25m³，沿长度方向分三个同样尺寸为1×0.2×0.25m³的小槽，作为三个重复。土槽3的侧面固定有刻度尺4，用于记录水流在地表推进的过程。

如图所示，为使水流均匀地进入土槽3，该装置采用线性地面径流布水器2。布水器2是由供水软管、有机玻璃板、海藻棉和海绵作为主要材料。在一块尺寸为6×19×0.8cm的有机玻璃基板7上，将两条相同的宽8mm，长20cm，高8mm的海藻棉作为透水条6平行间隔1.5cm粘到有机玻璃基板7的长边，其中第一海藻绵粘在基板下边靠近样土的位置，第二海藻绵稍远离样土，更靠近恒量供水容器1的供水管出口。供水管出口固定在基板7的上侧边中间位置，供水管流出的水流通过下部的两道透水条6渗流出来，进入土表，使得水流缓慢均匀分布在土表。在有机玻璃基板7水流上端的反面另一长边粘一块1cm厚2.5cm长19cm宽的有机玻璃支撑板8，用来使有机玻璃基板7放在地表时形成一定坡度，避免水从有机玻璃基板7上端倒流，同时也可以使水流更容易的渗入透水条6流出进入土壤。在有机玻璃基板7的两侧粘上海绵作为挡水材料挡板9，以防止水从布水器2两侧渗漏。

该装置的恒量供水容器1采用马氏瓶恒压供水，通过马氏瓶与土槽3的高差来调节流量。选用的马氏瓶尺寸为内径18cm，高45cm。在实验前，分别标定三个马氏瓶的流量。利用升降台将马氏瓶出水口与其出水管口的高差控制在30cm，控制流量约为4L/h，将马氏瓶出水管与地面径流布水器连接。

本实施例实验所用土壤为砂壤土，土样均采自地表1.2-2.0m土层，其颗粒组成见表1。

表1

成分	砂粒	粉粒	粘粒
				粒径(mm)	2～0.05	0.05～0.002	＜0.002
粒组含量(％)	54.9	29.5	14.6

本实验共有3个重复，来说明和示意实验方法的有效性、实验过程、数据分析处理方法。成像装置5采用数字照相机方法记录水流在地面湿润的面积的变化过程。实际设定的供水流量为4.4L/hr，地表坡度为S＝5°，土壤为风干土，土壤容重采用天然容重，测得为1.26g/cm³。

结合上述实施例提供的土壤入渗性能的线源入流测量装置，其测量方法为如下步骤：

1)将土样风干后过1mm筛，并采用常规方法测定土样初始含水率；

2)在三个小土槽底部分别装入一层1.5cm厚的细砂，以形成透水透气性能较好的透水边界。按天然容重即1.26g/cm³将土样每5cm为一层，分层装入。土样装入土槽后，在不捣压的前提下用耙子整平。并在装入下一层土之前，先将前次装入的土层表面用工具打毛，以避免上下土层之间出现结构和水动力学特性突变等不必要的内边界。整个土槽的装土深度为20cm；

3)将土槽放置在给定的坡度，本实施例设定为5°；

4)将准备好的布水器分别固定在三个小土槽的上端的土壤表面。应该注意的是为保证透水材料中的水尽可能均匀的线性流出，供水器粘有透水材料的一端应尽量水平地接触到土槽中的土。当然，非均匀布水也不会影响测量结果。这同样也保证了进入土壤中的是无压水；

5)将数码相机安置好，用来记录不同时刻水流在地表推进的面积；

6)在实验开始后每隔一段时间，分别为1min、1min、2min、2min、5min、5min、10min、10min、15min、15min、30min、30min的时间后，读出马氏瓶的剩余水量Q_i(相邻两个时刻所记录的Q_i之差与相应的时间间隔的比值即为公式中的q_i)，此处i＝1，……，12；同时记录下时间t并用数码相机拍摄下该时刻的土壤湿润面积情况；

7)利用网格法处理所得到的数码照片，即由实验过程中数码相机拍得的照片，将其中的湿润面积用等分土槽的长和宽得到的网格线划分为面积相同的小格。由于照片中的图形比较其实际物体会有一定的变形或扭曲，而网格线是等分照片中土槽的长宽得到的，因此划分出的代表固定面积的小格的大小和形状可以随着照片的变形而变形，这样就可以准确的求出照片中的湿润面积；

8)按计算公式(n＝1，2，……12)处理实验结果得到不同时刻的土壤入渗率。

实验得到的湿润面积与时间关系数据，计算得到的土壤入渗性能曲线如图8。

从图8中可以明显地看出得到的测量结果很好地表达了土壤入渗性能曲线随时间变化规律的概念：在入渗过程最初阶段，土壤具有很高的入渗性能，随时间的推移，土壤的入渗性能迅速降低，当入渗进行一段时间后，入渗率稳定在一个低且比较固定的水平上，即土壤的入渗能力达到了稳定入渗率。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中.

Claims (9)

1.一种土壤入渗性能的线源入流测量装置，包括一可任意调节供水流量的恒量供水容器(1)，其特征在于，还包括：

布水器(2)，通过导管与所述供水容器(1)连接；

土槽(3)，用于在室内测量时装入土样；

刻度尺(4)，固定在所述土槽(3)的侧边或放置在坡地地表，用于记录水流在土槽(3)中或坡地地表上推进的过程；

成像装置(5)，通过一支架设置在坡面上方，用于对坡面水流在土壤表面上覆盖的面积成像记录；

所述布水器(2)包括：一个矩形的基板(7)，在所述基板(7)的两侧各粘结一块用于挡水的挡板(9)，一个支撑板(8)固定在所述基板(7)的一侧边，用于支撑所述基板(7)，使所述基板(7)与样土表面之间形成一定夹角；两个条状的透水条(6)平行于所述基板(7)的长边，并粘到所述基板(7)上，所述两个条状的透水条(6)垂直于两个所述挡板(9)的表面，其中第一透水条处于所述基板(7)的下边并靠近样土表面，第二透水条间隔处于第一透水条的上方；由所述供水容器(1)引出的导管的下端与所述布水器(2)上边沿中间位置的出水口相接。

2.根据权利要求1所述土壤入渗性能的线源入流测量装置，其特征在于，所述恒量供水容器(1)采用马氏瓶。

3.根据权利要求1所述土壤入渗性能的线源入流测量装置，其特征在于，还包括一个用于调节所述供水容器(1)与所述布水器(2)之间的相对高度、调节供水流量的调节装置，所述供水容器(1)放置在所述调节装置上。

4.根据权利要求1所述土壤入渗性能的线源入流测量装置，其特征在于，所述土槽(3)是采用不透水材料制成的一面开放的六面体槽，其中用隔板将所述土槽(3)分成至少两个小槽，每一个所述小槽的一端放置一个所述布水器(2)。

5.根据权利要求4所述土壤入渗性能的线源入流测量装置，其特征在于，所述土槽(3)是采用金属板制成，所述隔板采用金属板制成。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述测量装置进行土壤入渗性能的线源入流测量方法，包括如下步骤：

1)将土样风干后过筛，并测定土样初始含水率；

2)在土槽底部装入一层细砂，以形成透水透气性能较好的透水边界，按天然容重将土样装入土槽，整个土槽的装土深度小于土槽总深度的3-6cm；

3)按照实际测量的需要，将土槽放置在给定的坡度；

4)将准备好的布水器分别水平放置在土槽上端的土壤表面，使布水器流出的水流分布在土样坡面上，供水器上粘有透水条的一侧保持水平地接触到土槽中的土；

5)安置成像装置，记录不同时刻水流在地表推进的面积；

6)在实验开始后每隔一段时间，读出供水容器的相应剩余水量Q_i，同时记录下时间t，并用成像装置拍摄下该时刻的土壤湿润面积；

7)利用网格法处理所得到的成像图片，得出上述时间段内分别对应的湿润面积A_j；

8)按如下公式得到不同时刻的土壤入渗率：

$i_n=\frac{q_n-\underset{j=2}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{n-j+1}{A}_j}{A_1}$

其中n＝1，2，……m；m为实验过程中记录时间的总次数；q_n表示t_n时间的供水流量，i_n-j+1表示t_n-j+1时刻的入渗率；A_j表示t_j时刻相应的润湿面积增量；A₁表示t₁时刻相应的润湿面积增量；i_n表示t_n时刻的入渗率。

7.根据权利要求6所述土壤入渗性能的线源入流测量方法，其特征在于，在所述步骤6)中，在开始入渗的最初半个小时内选择的时间间隔较短，以1-5分钟为间隔。

8.一种利用权利要求1的测量装置进行野外土壤入渗性能的测量方法，包括如下步骤：

1)测量土壤的初始含水率；

2)将布水器水平放置到地表，使布水器流出的水流尽可能均匀线性地分布在坡面上，布水器粘有透水条一侧保持水平地接触到地表；

3)将成像装置安置好，用来记录不同时刻水流在地表推进的面积；

4)在实验开始后每隔一段时间，读出供水容器的相应剩余水量Q_i，同时记录下时间t，并用成像装置拍摄下该时刻的土壤湿润面积；

5)利用网格法处理所得到的成像图片，得出上述时间段内分别对应的湿润面积A_j；

6)按如下公式得到不同时刻的土壤入渗率：

$i_n=\frac{q_n-\underset{j=2}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{n-j+1}{A}_j}{A_1}$

其中n＝1，2，……m；m为实验过程中记录时间的总次数；q_n表示t_n时间的供水流量，i_n-j+1表示t_n-j+1时刻的入渗率；A_j表示t_j时刻相应的润湿面积增量；A₁表示t₁时刻相应的润湿面积增量；i_n表示t_n时刻的入渗率。

9.根据权利要求8所述野外土壤入渗性能的测量方法，其特征在于，在所述步骤6)中，在开始入渗的最初半个小时内选择的时间间隔较短，以1-5分钟为间隔。

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