衡水土壤流量测量方法

① 怎么用传感器测土壤中氮磷钾的含量

一、不能用传感器测土壤中氮磷钾的含量
传感器，英文名称为transcer/sensor，是一种检测装置，国家标准GB7665-87对其的定义为：能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件构成。传感器可完成信息的传输、处理、存储、显示、记录、控制等多重要求，具有微型化、数字化、智能化等多种功能，是实现自动化的第一环。
传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路、辅助电源四部分构成，如下图所示。其中，敏感元件直接接收测量，用于输出被测量有关的物理量信号，敏感元件主要包括热敏、光敏、湿敏、气敏、力敏、声敏、磁敏、色敏、味敏、放射性敏感等十大类;转换元件用于将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号;
传感器按应用分类：
压力传感器、温湿度传感器、温度传感器、流量传感器、液位传感器、超声波传感器、浸水传感器、照度传感器、差压变送器、加速度传感器、位移传感器、称重传感器。
所以不能用传感器测土壤中氮磷钾的含量。

二、测土壤中氮磷钾的含量的方法
土壤中氮、磷、钾分别用凯氏蒸馏法、紫外分光法、火焰光度法测，用到的仪器分别是凯氏定氮仪、紫外分光光度计、火焰光度计、土壤养分速测仪发。

② 土壤和地下水检测常用的仪器设备有哪些

常用的土壤检测仪器有：
1、土壤墒情检测仪：检测土壤中温度水分盐分PH参数，广泛应用于气象、环保、农林、水文、军事、仓储、科学研究等领域。
2、土质检测仪：检测记录土壤温度、土壤水分、光照度，土壤pH 四个参数，含4个参数传感器。
3、四合一土壤检测仪:检测土壤酸碱度，温湿度，光照度的仪器
4、多参数土壤检测仪：显示土壤水分、土壤温度、土壤盐分、土壤原位PH、空气温湿度、露点值、降雨量
5、土壤水分检测仪：测量各种土壤原料等水分
6、土壤酸度检测仪：快速测量土壤的PH值
7、土壤温度测定仪：快速测量土壤中的温度值
8、土壤盐度速测仪：快速测量土壤中的盐分含量
9、便携式土壤氧化还原电位仪：可测量氧化还原电位（Eh）、mV、pH、温度
10、土壤紧实度测量仪：野外测量土壤的紧实度
11、土壤重金属检测仪：同时检测钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、铟、锡、锑、铪、钽、钨、铼、铂、金、铅、铋、镁、铝、硅、磷、硫元素
12、指针式土壤张力计：用于测定土壤张力
13、土壤氡检测仪：测土壤中氡气含量
14、功能型土壤养分测定仪：土壤养分：铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、有机质、全氮、pH值、水份、碱解氮等九项；中微量元素：钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、氯、硅等。
肥料养分：单质化肥中的氮、磷、钾； 复（混）合肥及尿素中的铵态氮、硝态氮、磷、钾、缩二脲； 有机肥中速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有机质，各种腐植酸、微量元素（钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、氯、硅）等。
植株养分：植株中的氮素、磷素、钾素；硝酸盐、亚硝酸盐；钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、氯、硅等项。
烟叶养分：全氮、全磷、全钾、还原糖、水溶性总糖、硼、锰、铁、铜、钙、镁等20项
15、高智能多参数土壤肥料养分检测仪：土壤、肥料、作物、食品中，铵态氮、有效磷、速效钾、有机质、碱解氮、硝态氮、全氮、全磷、全钾、有效钙、有效镁、有效硫、有效铁、有效锰、有效硼、有效锌、有效铜、有效氯、有效硅、有效钼、土壤硒、土壤铅、土壤砷、土壤镉、土壤铬、土壤汞、土壤镍、土壤铝、土壤钛、土壤氟、pH、含盐量、水分等
16、高智能测土配方施肥仪：土壤：水分、pH、含盐量、铵态氮、有效磷、速效钾、有机质。
可扩展检测：土壤：碱解氮、硝态氮、有效钙、有效镁、有效硫、有效铁、有效锰、有效硼、有效锌、有效铜、有效氯、有效硅、全氮、全磷、全钾。
17、土壤有机碳检测仪：土壤养分：有机碳；直接检测，无需换算。
可扩展检测：碱解氮、硝态氮、铵态氮、有效磷、有效钾、有机质、速效磷、速效钾、全氮、pH值、水份、酸碱度。中微量元素：钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、氯、硅等。重金属：铅、铬、镉、汞、砷等）。
地下水检测常用仪器设备有：
地表水、地下水、城市污水及工业废水通常会检测余氯、总氯、化合氯、二氧化氯、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、铬、铁、锰、色度、浊度、悬浮物等多项指标，检测不同指标用到的仪器也不一样，水质检测常用的仪器有：
1、COD测定仪：衡量水中有机物质含量多少的指标，量越大污染越严重
2、BOD速测仪： 检测水中的生物化学需氧量（BOD）
3、氨氮检测仪：测量水中的氨氮，氨氮含量较高时，对鱼类则可呈现毒害作用。
4、总磷快速测定仪：用于总磷的检测，过量磷会使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮
5、总氮检测仪：检验污水中总氮含量的智能仪表
6、红外测油仪：针对地下水、地表水、生活污水和工业废水中石油类和动植物油含量及餐饮业油烟浓度的测定及检测
7、COD/氨氮/总磷/总氮多参数测定仪：检测水中的COD/氨氮/总磷/总氮指标
8、COD/总磷水质测定仪：支持多参数COD、总磷的测定，适用于野外及现场应急检测
9、COD/氨氮/总氮水质测定仪：COD氨氮总磷的水质测定
10、氨氮/总磷/总氮便携式水质测定仪：支持多参数氨氮、总磷、总氮的测定
11、COD/氨氮/总磷/总氮/溶解氧/浊度/色度/悬浮物多参数测定仪：检测水中COD/氨氮/总磷/总氮/溶解氧/浊度/色度/悬浮物
12、污水五参数测定仪：主要测定污水中CODCr、总磷、氨氮、悬浮物、总氮五个参数
13、自来水/污水检测仪：可用于测定饮用水中的浊度、色度、悬浮物、余氯、总氯、化合氯、二氧化氯、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、铬、铁、锰、铜、镍、锌、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐氮、阴离子洗涤剂、臭氧等78参数
14、水产养殖水质分析仪：适用于水产养殖业用水的检测，以便控制水的 PH、亚硝酸盐、氨氮、溶解氧、水温、盐度 达到规定的水质标准
15、游泳池水质检测仪：用于测量游泳池内尿素、总氯、余氯，PH、浊度的检测
16、饮用水快速分析仪：生活饮用水及其水源水中余氯、总氯、二氧化氯和臭氧等35种项目的快速测定
17、多参数水质分析仪：用于测定pH、ORP、钠、铵、氨、氟、硝酸盐、氯、电导率、溶解氧等参数
18、溶解氧测试仪：用来检测水样中溶解氧浓度，以便控制水的溶解氧达到规定的水质标准
19、PH计：用于化工、冶金、环保、制药、生化、食品和自来水等溶液中PH值监测
20、电导率仪：用于科研、教学、工业、农业等许多学科和领域的电导率测量
21、便携式余氯检测仪：适用于大、中、小型水厂及工矿企业、游泳池等地的生活或工业用水的余氯浓度检测，以便控制水的余氯达到规定的水质标准
22、便携式流速流量仪：可作为各类明渠流速、流量和泵站流量的测量计算
23、在线水质监测仪器：COD/氨氮/总磷/总氮在线监测

③ 水的流量的测量方法是什么

流量，从水力学角度讲，应该是：单位时间内通过某一过水断面的水体体积，其常用单位为每秒立方米，多用于河流、湖泊的断面的进出水量测量，流量的测量方法，从水文站角度讲，可分为浮标法、流速仪法、超声波法等，流速仪法测量精度最高

④ 河流流量测量有哪些方法

属于渠用流量测量。可以使用多点测量的明渠流量计：有堰式和槽式两种类型，PB槽法 潜水电磁法。各项比较如下：楼主自主选择。

测量方法
比较项目堰法(薄壁堰)P槽法PB槽法潜水电磁法适用渠道
类型明渠明渠圆形暗渠明渠、暗渠流量检测
结构特征渠道要截流，检测件结构简单渠道一段要装入槽，检测件结构较复杂渠道一段要装入槽，检测件结构较复杂渠道要截流，检测件为本体，分流模型扩大流量检测仪表液位计液位计液位计本仪表直接测量渠宽、喉宽或口径渠宽：
450-8000喉宽：25-240
(15200)口径：150-1800
(3000)口径：500-400
(600)流量或流速范围15-40000m/h
三角堰 小流量
矩形堰 中流量
等宽堰 大流量30-15000
(33000)m/h20-12000
(4200)m/h 10-5000m/h测量精确度误差/(%FS)1-33-53-5单独传感器：1.5
带分流模型：2.5 流量范围度(10-20):1(20-30):1(20-30):110:1抬高水位/mm200(120)-8075-200口径的
(1/20-1/30)100-500上游侧固态物是否沉积和排泄程度会沉积，不会排泄，要定期清除不会沉积，随物排泄不会沉积，随流排泄会沉积，能部分随流排泄上游直渠段长度要求/mm1500-24000(其中整流流部690-12000)300-20000上游侧：≥(5-10)倍的口径
下游侧：≥2倍口径​对液体的
要求无特殊要求无特殊要求无特殊要求液体导电率≥10s/cm测量废水、下水不存在问题

⑤ 土壤化验

可以的，下面我将实验室正规实验步骤给你列出，如果没有以下实验条件，建议你买一台土壤养分速测仪，方便实用。
有效氮的测定（碱解扩散法）

一、 方法与原理：
在密闭的扩散皿中，直接加碱于土壤中，在恒温条件下，一定时间内土壤中部分有机物被碱水解，释放出氨，连同土壤中的铵态氮在碱性条件下转化为氨气，并不断扩散逸出，被硼酸溶液吸收，用标准酸滴定硼酸吸收液中的氨气后，可计算出土壤中水解氮的含量。反应式如下：
NH3+H3BO3 H2BO3•NH4
2H2BO3•NH4+H2SO4 （NH4）SO4+2H3BO3
二、操作步骤：
1. 称取通过<1mm的风干土2克（精确到0.01克），均匀铺在扩散皿外室内，用细玻璃棒搅拌均匀旋转扩散皿,使样品铺平。
2. 在扩散皿内室中加入2毫升2%硼酸溶液，并加1滴混合指示剂，然后在扩散皿边缘涂上碱性甘油，盖上毛玻璃并水平旋转数次，以便使毛玻璃与皿边完全粘合，再慢慢转开毛玻璃一边，使扩散皿露出一条狭缝，速加10毫升1.0mol/LNaOH与皿的室外，并立即将毛玻璃盖严。
3. 水平地轻轻地旋转扩散皿，使溶液与土充分混匀，用橡皮圈固定，放入40度左右的恒温箱中24小时＋0.5小时后取出。再以0.01mol/L1/2H2SO4标准溶液滴定内室硼酸溶液中所吸收的氨，溶液颜色由蓝绿变为微红色为终点。
4. 在样品测定的同时进行空白实验，除不加土样外，其他操作皆与测定土样时相同。
三、 结果计算
N（mg/K）=c×（V-V0）×14×1000/m
式中：V0—空白实验时硫酸标准溶液的用量
C—标准硫酸的摩尔浓度
V—滴定样品所消耗的硫酸的体积
14—一个氮原子的摩尔质量mg/mmol
m—样品的质量
四、试剂的配置：
1、1.0mol/LNaOH溶液：称取化学纯轻氧化钠40克，用水溶解，冷却后定容至1升。
2、甲基红—溴甲酚绿混合指示剂：称取甲基红0.066克，溴甲酚绿0.099克，溶解在100毫升95%酒精中，用稀NaOH或HCl调节溶液呈紫红色。此时溶液PH值应为4.5。
3、 2%硼酸溶液：称取分析纯硼酸20克，溶解于1L蒸馏水中。
4、 0.01mol/L1/2H2S04标准溶液：量取1.84g/ml浓硫酸1.5ml，注入5L蒸馏水中，用标准硼砂溶液标定之。标定方法如下：
在分析天平上准确称取分析纯硼砂NaB4O7•10H2O 0.4768g，溶于蒸馏水中，转移至250ml容量瓶中，用水定容，摇匀，即为0.01mol/L的标准溶液。吸取该溶液3份，各25.00ml，分别放入3个250ml三角瓶中，以甲基红作指示剂，用上述标准硫酸溶液滴定至由黄色变红色为终点。设H2SO4溶液用量为3份重复的平均值为V毫升，则C（1/2H2SO4）=0.01*25/Vmol/L。
5、 碱性甘油：在100ml甘油中加入固体NaOH1——2g，隔一定时间后搅动一次，使其达到饱和为止（使甘油变稠2—3天后即可使用）。
五、注意事项：
1、 测定过程中要注意水平操作。
2、 滴定时要用小玻璃棒小心搅动吸收液，切不可摇动扩散皿。
3、 由于碱性甘油的碱性很强，在涂碱性甘油和洗涤扩散皿是，必须特别细心，谨防污染内室，造成误差或错误。

土壤速效钾的测定
一、方法原理
用中性1mol/L NH4OAc溶液作为浸提剂时，NH4+ 与胶体表面的K+ 进行交换，连同水溶性K+进入溶液后，用压缩空气使其喷成雾状，与可燃烧的气体混合燃烧。溶液中的钾离子则发射特定波长的光，用干涉滤光片分离选择后，由光电池将火眼发出的光能转换成光电流，再由检流计量出光电流强度，再从同样条件下测定的标准溶液所作曲线上，查出相对应的浓度，计算出土壤的含钾量。
NH4OAc浸提液用火焰光度计直接测定。为了消除干扰，标准钾溶液中也需要用1mol/LNH4OAC配制。
二、操作步骤
1. 用百分之一天平称取通过1毫米筛孔的风干土5克（精确到0.01克）于100毫升浸提瓶中，加入50毫升1mol/L中性NH4OAc，盖好瓶盖后在震荡机上震荡30分钟后过滤。
2. 滤液盛于50毫升三角瓶中，同钾标准液一起在火焰光度计上测定，记录检流计上的吸收值，再从标准曲线上查得相对应的ppm数。
3. 标准曲线的绘制：用100mg/L钾标液分别在100ml容量瓶中配成5、10、20、40mg/L K 标准系列溶液。均用1mol/L中性NH4OAc溶液定容，先用40 mg/L K标准溶液供火焰光度喷雾燃烧，调节光栅，使检流计的标尺上有最大的读数，然后以此测定各级标准溶液。记下检流记读数，最后在方格纸上以浓度为横坐标，检流记读数为纵坐标，绘制标准曲线。
三、结果计算
速效钾K（mg/Kg）=Kmg/L×V/m
式中： Kmg/L—从标准曲线查得ppm数
V：加入浸提液毫升数
m：样品质量g。
四、试剂配制：
1、 1mol/L中性NH4OAc溶液：称取化学纯NH4OAc77.09克，用蒸馏水溶解后转移到容量瓶中定容近1升。用HOAc或NH4OH调节PH=7.0，然后稀释至1升，具体方法如下：取出50ml 1mol/LH4OAc溶液，用溴百里酚兰做指示剂，以1：1 6mol/LHOAc或NH4OH调至绿色即为PH=7.0（也可在酸度计上调节）。根据50ml所用HOAc或NH4OH的毫升数，算出所配溶液大概需要量，最后调节至PH=7.0。
2、 钾标准溶液：准确称取烘干（105℃烘4—6小时）的分析纯KCl1.9068克溶于水中，定容至一升，摇匀，即含钾1000mg/L吸取上述溶液25ml在250ml容量瓶中定容摇匀，即为含K100mg/L的标准溶液。
五、注意事项：
1、 待测液和标准溶液的成分含量也接近越好。测定条件应尽量保持一致，消除误差。
2、 火焰受气压、流量、燃料、温度影响很大，因此室内空气尘埃、样品杂质、气路中沉淀物进入火焰，会产生无规则的突跳，需保持无强光、无震荡、无尘埃的环境。
3、 含NH4OAc的K标准溶液配制后不能放置过久，以免长酶，影响测定结果。

四苯硼钠比浊法
1、待测液的制备
称取5g（精确到0.1）通过1mm筛孔的风干土样于150ml三角瓶中，加1N硝酸钠溶液25ml，在20——25摄氏度下振荡5分钟，过滤于干净100ml三角瓶中。
2、测定
吸取土壤浸提液5——10ml，放入25ml三角瓶中，加入1ml甲醛—EDTA掩蔽剂，摇匀，用移液管快速准确加入1ml四苯硼钠溶液，立即摇匀，放置15分钟后在此摇匀，用1cm比色皿，于分光光度计上用420nm波长进行比浊，同时做空白实验，以空白溶液调吸收值到零。
3、工作曲线的绘制
分别吸取100ppm钾（K）标准溶液0、1、2、4、6、8、10毫升于25ml三角瓶中，与土壤浸提液一样进行比浊，用0ppm钾标准液调吸收值到零，然后由稀到浓进行比浊并绘制工作曲线。响应的标准溶液浓度为0、2、4、8、12、16、20ppm钾。
4、结果计算
速效钾K（mg/Kg）=Kmg/L×V/m
式中： Kmg/L—从标准曲线查得ppm数
V：加入浸提液毫升数
m：样品质量g。
溶液配制：

1、1N硝酸钠溶液：85g硝酸钠（分析纯），用蒸馏水稀释并定容至1000ml。
2、3%四苯硼钠溶液：称取3g四苯硼钠溶于100ml蒸馏水中加10滴0.2mol/L氢氧化钠，静置过夜用致密滤纸过滤，放于棕色瓶中。
3、甲醛—EDTA溶液：称取2.5gEDTA二钠盐，溶于20ml 0.05mol/L硼砂溶液中，加入80ml37%甲醛，用0.2mol/L氢氧化钠调节pH值到9
4、0.05mol/L硼砂溶液：称取19.07g硼砂溶于1000ml蒸馏水中
5.标准钾溶液：钾标准溶液：准确称取烘干（105℃烘4—6小时）的分析纯KCl1.9068克溶于水中，定容至一升，摇匀，即含钾1000mg/L吸取上述溶液25ml在250ml容量瓶中定容摇匀，即为含K100mg/L的标准溶液。

土壤有效磷的测定
一、方法原理
石灰性土壤、中性土壤中的速效磷，多以磷酸一钙和磷酸二钙状态存在，可用0.5mol/L碳酸氢钠溶液浸提，酸性土壤中的活性磷多以磷酸铁和磷酸铝状态存在，0.5mol/L碳酸氢钠溶液同时也能提取硫酸铁、硫酸铝表面的磷，故也可用于酸性土壤速效磷的提取。待测液中的磷酸与钼锑抗混合显色剂作用，在一定酸度和三价锑离子存在下，磷酸和钼酸铵形成黄色锑磷钼混合杂多酸。锑磷钼混合杂多酸在常温下，易为抗坏血酸还原为磷钼蓝，是显色速度加快，溶液中磷钼蓝的兰色深度与磷的含量在一定浓度范围内服从比尔定律。比色酸度范围宽（0.55—0.75mol/L）测定磷的范围为0.06—0.44mg/L。
二、操作步骤
1、土壤浸提：用百分之一天平 称取1毫米筛孔的风干土样5克于200毫升三角瓶中，加入0.5mol/LNaHCO3溶液100毫升，再加一小勺无磷活性碳，塞紧瓶塞，在震荡机上震荡30分钟，立即用无磷滤纸过滤，滤液承接于100毫升三角瓶中。若滤液不清，可重新过滤。
2、待测液中磷的测定： 吸取滤液10毫升（含磷量高时吸2.5—5毫升同时应补加0.5mol/L碳酸氢钠溶液至10ml）于50毫升容量瓶中，然后沿容量瓶壁加钼锑抗显色剂5毫升，充分混匀，排出二氧化碳后加水定容至刻度，再充分摇匀（最后的酸度为0.65mol/L1/2H2SO4），半小时后用分光光度计比色，波长660nm光和1cm光径比色杯比色。颜色稳定时间为24小时。比色时以空白比色计吸收值为零点。
3、 标准曲线的绘制：分别吸取5ppm磷标准液0，1，2，3，4，5毫升于50毫升容量瓶中，再逐个加入0.5mol/LNaHCO3溶液10毫升（与待测液相同）。加钼锑抗显色剂5毫升，充分摇匀，排出二氧化碳，加蒸馏水定容，摇匀。此系列溶液磷的浓度分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mg/L，而后静置30分钟同待测液一样进行比色。在方格纸上绘制标准曲线横坐标为溶液浓度，光密度读数为纵坐标。
三、结果计算
P（mg/Kg）=mg/L×50×100/10m
式中：mg/L—从标准曲线上查的磷的mg/L。
50—显色液的总体积。
10—待测液吸取量。
m—风干土的质量。

以上方法是测土壤速效养分的，如果需要土壤全量养分的测量方法，可以再跟我联系。

⑥ 非饱和土壤水力传导度

（一）非饱和土壤水力传导度的研究和测定

随着电子计算机的广泛应用，人们越来越普遍地运用数值模拟的方法，来定量研究非饱和土壤水分的运动。然而，尽管目前的模型和模拟技术都已相当成熟，但完全定量描述模拟系统的动力学特征仍有一定困难。限制模拟技术成功地应用到田间实际测定的其中一个极其重要的原因就是难于获得描述控制方程的参数，尤其是非饱和水力传导度（邵明安等，1991）。因此，对水力传导度测定方法的研究，仍然是土壤学家和水利学家不懈探索的目标之一。

关于水力传导度的研究和测定，就常用方法而言，大致可分为两类基本方法：直接方法和间接方法，其中直接方法又分为室内试验法和野外试验法。

1.直接方法

（1）室内试验法：采用各种仪器装置，在实验室恒温条件下，测定开始和终了土柱剖面的含水率，同时用张力计观测各断面的吸力水头，并记录各个时段的补给水量，最后根据达西定律整理计算，即可求得相应于不同含水率时的导水率（也称水力传导度）K（θ），这种室内试验法如稳定入渗法与稳定蒸发法，非稳定流瞬时剖面法（张瑜芳，1987；张蔚榛，1992）。压力板和压力膜出流法（又分为逐步加压法和一步加压法）为实验室方法的一种，Gardner W.P.于1956年首先提出了测定参数的出流法，即通过测定密闭压力室中或沙性漏斗中的土样在压力或负压力水头作用下排出的水量，根据变化的出流量来计算非饱和土壤水的运动参数（张瑜芳，1987；张蔚榛，1992；雷志栋、谢传森，1982）。

（2）野外测定方法：在田间各深度上，或者测筒和测坑内，埋设负压计（张力计），利用野外实测的土壤剖面负压和含水率的分布资料，计算导水率K（θ），这种野外测定如零通量面法、瞬时剖面法。

2.间接方法

利用已求得的其他参数的资料间接地计算K（θ），如CD法、水分特征曲线法。

CD法是利用求出的扩散度D（θ），从水分特征曲线h（θ）求出容水度C（θ）=dθ/dh，利用K（θ）=C（θ）D（θ）计算水力传导度K（θ）。

水分特征曲线法：把描述土壤水分特征曲线的幂函数方程代入Burdine或Mualem的预报土壤导水率的模式后，可以得到相对导水率的分析解，相对导水率的表达式中仅包含一个参数，该参数用实验资料拟合水分特征曲线模型而得出（邵明安等，1991）。

（1）Burdine模型：Burdine方程如下：

土壤水盐运移数值模拟

其中：

土壤水盐运移数值模拟

式中：h（h_H2O）为负压（cm）；θ、θ_s、θ_r分别为土壤体积含水率；饱和体积含水率和残留体积含水率；θ_r理论上是压力水头趋向无穷大时的含水率；K_s为饱和导水率。

依据大多数土壤的水分特征曲线，在较低水势下可以用幂函数表示，更考虑到为使积分计算简单，对实测水分特征曲线采用下述幂函数形式表示：

θ_c=（α｜h｜）^-β （1.2.14）

式中：α、β为系数，将（1.2.2）代入（1.2.1）积分得：

土壤水盐运移数值模拟

若用负压水头表示则有：

K_r（h）=（α｜h｜）^-（3β+2） （1.2.16）

（2）Mualem模型：Mualem方程如下：

土壤水盐运移数值模拟

将（1.2.14）代入（1.2.16）积分后得：

土壤水盐运移数值模拟

迄今为止，在室内外用得较多且比较成熟的求参方法是瞬时剖面法（instantaneous profile method）。

对上述各种测定和推求方法，采用统一的标准综合评价发现，一种方法要同时具备理论基础坚实、测定准确度高、测定范围广、花费少和设备简单等特点是很困难的（邵明安，1991）。本文对Wind提出的“一次法”（Wind G.P.，1966）同时求得土壤水分特征曲线和非饱和水力传导度的方法进行了探讨。

（二）“一次法”求K（θ）的基本原理

荷兰Wageningen农田及水管理研究所的研究人员Wind G.P.，1966年在国际科学水文学协会Wageningen专题座谈会“非饱和带中的水”中，提出了一种方法简单、实用、效果良好的计算非饱和土壤水力传导度的方法。该方法的理论基础是达西定律（Darcy's Law）。该方法用竖直圆筒取原状土，然后使其饱和，让水分从其顶部蒸发。在土柱的不同深度上安装负压计，每天测定土柱的总重量和观测负压计的读数。由土柱的总重量可以计算出土柱实际总的含水量，由含水率和总的含水量的变化可以计算出不同深度上的水通量，该量等于下面土壤损失的水分含量；从负压计的读数可以计算出不同深度上的水势梯度。这样水力传导度K（θ）可以用下式来计算：

土壤水盐运移数值模拟

式中：q为通量；

为负压梯度。

该方法已被里查兹（Richards）和威克斯（Weeks）（1953年）的实验及温德（Wind）（1955年）的野外试验所证实，效果良好。国内尚未见这方面的研究报道。

（三）“一次法”测定K（θ）基本装置设计

根据一次法取原状土的要求，选用无缝钢管，通过管壁安装5 支负压计，垂直间距5cm，其中顶底两支距顶底面分别为2.5cm，负压计螺旋状上升布置于土柱上，试验装置见图1.2.5。

图1.2.5 试验装置示意图

为解决称重问题，使用实验室改造后的电子秤。实验室原电子秤可称重6kg，而土柱的重量约10kg，加上测压排和负压计后，重量将更大。因此，使用现有的电子秤称重很困难，为此，利用杠杆原理对电子秤进行了改进。改进后的电子秤，通过试验称重误差小于1g，达到了精度要求。

（四）“一次法”计算K（θ）

1.用迭代法修正水分特征曲线

“一次法”形似简单，但仍有许多困难。当确定含水率时，需要使用水分特征曲线，利用剖面含水率可以计算出土柱中的水分总量，但它与称重法实测的水分总量并不一致。这就意味着使用的水分特征曲线缺乏足够的准确性，从而不可能准确的计算通量，导致K（θ）的计算误差。因此，使用负压计读数和水分特征曲线求含水率时，必须事先用实测的总的水分含量来修正水分特征曲线，使得计算出的总水分含量与称重得到的实际总的水分含量相近。

用电子天平测定的总的水分含量是相当准确的，误差存在于负压计和水分特征曲线上。在试验前严格挑选性能一致的陶瓷头。作这样的假定：①称重测定的总的水分含量准确；②负压计测定的负压准确；③假定两测点间（≤5cm）的含水率线性变化。在上述基本假定的前提下，水分特征曲线的修正步骤如下：

（1）作一条假想的水分特征曲线作为初始水分特征曲线。

（2）反查水分特征曲线。由初始曲线查出各测点测得负压值所对应的含水率。

（3）计算修正系数q_j（j=1，2，…，n，为观测次数）。它等于实测的总含水量和计算出的总含水量的比值：

土壤水盐运移数值模拟

式中：q_j为修正系数，用于修正各个计算出（反查水分特征曲线得到）的含水率；W_jr为实测土柱总的含水量（g），由称重得到，W_jr=总的含水量（或试验开始时的总含水量）-总蒸发量，试验开始时的总水量=总蒸发量+试验结束时土柱的总含水量；W_jc为计算出的土柱总含水量（g），由反查水分特征曲线求得。

反查水分特征曲线得到某时刻（t_j）各负压值所对应的含水率，由剖面含水率分段（5cm一段）计算，最后求和，得出t_j时刻土柱总的含水量：

土壤水盐运移数值模拟

式中：r为土柱半径（cm）。

（4）计算含水率修正值θ_i，j修（i=1，2，…，5，负压计测点个数，j=1，2，…，n为观测次数）因负压值为实测值，所以修正时负压值固定不变，只修正含水率。

θ_i，j修=θ_i，j计×q_j （1.2.22）

式中：θ_i，j修为含水率的修正值（cm³/cm³）；θ_i，j计为含水率的计算值（cm³/cm³），由水分特征曲线求得。

（5）迭代修正过程：①由初始曲线反求各负压值所对应的含水率得

；②用

乘以

得修正值：

土壤水盐运移数值模拟

作为第一次迭代修正值；③用第一次修正值

和相应的负压值作出第一次修正的水分特征曲线，从而得第一次修正后的

和

；④重复以上过程得到

作为第二次迭代修正值，从而作出第二次修正的水分特征曲线，以此类推可得到第p次迭代修正值：

以及第p次修正的水分特征曲线。

（6）收敛标准：当相邻两次迭代修正值之差的绝对值小于预先给定任意小的正数ε时，迭代修正结束，即（图1.2.6）：

土壤水盐运移数值模拟

一般取e=0.01（或1%），正常情况下经过4～5次迭代则可满足上述标准，从而求得水分特征曲线。

图1.2.6 p-1次与p次修正h-θ曲线

图1.2.7 剖面负压曲线

2.水力传导度K（θ）的计算

修正好水分特征曲线后，就可计算水力传导度。首先应计算水势梯度，而后计算通量，最后计算出K（θ）。

（1）水势梯度的计算：若总水势为φ，则水势梯度

（坐标z向下为正），当Δz较小时，

，所以只需要计算负压梯度

，根据负压计读数可绘出剖面负压曲线（图1.2.7），由作图法可求得任一断面z处t₁和t₂时刻的负压梯度，由此可得t₁～t₂时段内负压梯度的平均值：

土壤水盐运移数值模拟

其中

（为中心差分）。

（2）通量的计算：根据修正好的水分特征曲线，t₁和t₂时刻含水率θ（t₁）和θ（t₂）的分布，可由负压分布h（t₁）和（t₂）通过h—θ关系换算得到，土柱内含水量的减少量等于土柱的蒸发量，如图1.2.8所示，t₁-t₂时刻内任一断面z处的土壤水分通量q（z），由连续性方程得：

图1.2.8 含水率分布曲线

土壤水盐运移数值模拟

对上式积分，积分限由0至z，则得：

土壤水盐运移数值模拟

式（1.2.26）表明，在Δt时段内，0和z处水分运动通量之差等于0和z之间土柱水量增加的速率。由于0 处的通量即为土柱表面的蒸发强度E₀（q（0）=E₀），式（1.2.26）进一步表示为：

土壤水盐运移数值模拟

由式（1.2.27），任一断面z处的通量为：

土壤水盐运移数值模拟

式（1.2.28）中土柱表面蒸发强度E₀由称重测得（与坐标轴相反E₀为一负值）。右端方括号内的值可由t₁和t₂时刻含水率分布求得，用图解法即为图1.2.8中a-d-e-f空白图形的面积。式（1.2.28）表明，一定深度z处的通量等于蒸发率减掉在那个深度上的土壤损失掉的水分。

图1.2.8中a-b-c-d所示阴影面积为高度z处Δt=t₂-t₁时段内单位面积上所通过的水量，该值除以Δt则为时段Δt内z处的平均通量q（z）。此结果可和式（1.2.28）计算得出的通量值互相验证。

（3）水力传导度K（θ）的计算：取一系列的z断面，按上述方法求出平均的q（z）、∂h/∂z和θ值，便可由下式计算K（θ）：

土壤水盐运移数值模拟

（4）“一次法”的优点：①在求K（θ）的同时，求得h—θ曲线，可谓一举两得；②该方法简单实用，每天只需称重和读取负压计读数，但测量精度对所得结果影响较大，所以，试验中必须有较高的测量精度。

3.实际算例

（1）新乡中壤土：为了验证本方法，首先在室内用新乡中壤土做试验，土样为扰动土，干容重γ_干=1.38g/cm³，初始含水率θ_0g=0.08，分5层按下列公式装土：

G=γ_干×（V_柱-V_负压计）（1 +θ_0g） （1.2.30）

式中：G为装土重量（g）；γ_干为土的干容重（g/cm³）；V_柱为要装土柱的体积（cm³）；V_负压计为土柱内负压计所占体积（cm³）；θ_0g为初始重量含水率。

试验开始时间为1993年5月18日，结束时间为5月29日，共11天。“一次法”中关键的一步是修正水分特征曲线，所以首先根据实测数据修正水分特征曲线。通过二次迭代修正达到了精度要求

，通过修正，点的分布愈来愈集中于一条光滑的曲线上（图1.2.9）。

为了验证修正的水分特征曲线的可靠性，根据修正后的水分特征曲线计算出的土柱含水量与实测的土柱含水量比较，两者完全一致，绝对误差小于1.2 g（表1.2.1）。由图1.2.10和图1.2.11 可计算出平均负压梯度和水分通量，从而可计算出 K（θ）（图1.2.12）。

图1.2.9 h—θ曲线图

表1.2.1 实测含水量与计算含水量对比表

图1.2.10 负压分布

图1.2.11 含水率分布

图1.2.12 K—θ关系

通过计算发现，使用下部观测资料计算K（θ）的可靠性较差，这一点与Wind得出的结论是一致的。由于下部负压较低，负压变化平缓，因此负压梯度的计算误差相对较大，从而导致K（θ）的计算误差。

本次试验无论在仪器设计上还是在算法上都对Wind提出的方法进行了一些改进。为了使假想曲线尽可能逼近实际曲线，加快迭代速度，试验结束时取土测定含水率，然后标在图上，并使假定曲线通过这些实测点，结果加快了迭代速度。

（2）永乐店砂壤土：取土时，清除10cm表土层，将钢管均匀地打入土里，取得原状沙壤土。试验从1993年10月8日开始，10月26日结束。水分特征曲线经过三次修正达到迭代精度要求。

经过误差计算，Max∣W_实-W_计∣＜1g，相对误差在10^-3～10^-4之间。计算出的K（θ）值与θ进行了曲线拟合，（图1.2.12），拟合的经验公式如下：

K（θ）=1.20269×10^-8e^23.90134θ （1.2.31）

式中：K（θ）为水力传导度（cm/min）；θ为体积含水率（cm³/cm³）。

（五）CD法计算K（θ）

根据室内试验获得的土壤水分特征曲线和土壤水扩散度，根据容水度C（θ）和扩散度D（θ），由K（θ）=C（θ）×D（θ）计算得到非饱和土壤水力传导度K（θ）。计算过程中，先由h—θ经验公式，由h值计算出θ值和C（θ），再由θ计算出D（θ），从而可以得到K（θ）值，将K（θ）与θ（或h）进行曲线拟合得出其经验公式。通过CD法计算得到永乐店土样K（θ）与θ的经验公式为：

永乐店沙壤土：

K（θ）=0.298354θ^6.622666，R=0.9975334 （1.2.32）

式中：K（θ）为水力传导度（cm/min）；θ为体积含水率（cm³/cm³）。拟合曲线见图1.2.13。

永乐店粉沙土：

K（θ）=0.1685237θ^5.045248，R=0.9906561 （1.2.33）

拟合曲线见图1.2.13。

图1.2.13 永乐店K（θ）—θ曲线

通过对永乐店上部土层沙壤土的比较，用“一次法”计算的K（θ）值和CD法计算的K（θ）值，两者数值比较吻合，其中“一次法”计算的K（θ）值略偏小些，可能是由于在测坑边取的原状土在施工过程中人为踩踏，致使上部土壤较密实，容重较大，从而导致计算出的K（θ）值偏小。

⑦ 河流流量测量有哪些方法

传统的河流流量方法包括人工船测，桥测，缆道测量，和涉水测量等。其基本原理是在测流断面上布设多条垂线。在每条垂线处测量水深并用流速仪测量一至几个点的流速仪从而得到线平均流速。进而得到断面面积和断面平均流速。流量则由断面面积和断面平均流速的乘积得到。
浮标测流发，利用浮标漂移速度与水道断面来推算断面流量。用睡眠浮标法测流时，应先测绘出测流断面上水面浮标速度分布图。将其与水道断面相配合，便可计算出断面虚流量。断面虚流量乘以浮标系数，便可计算出断面流量。浮标系数与浮标类型、风力风向及河流状况等因素有关

⑧ 请问野外水文地质调查时如何测量泉水的流量

一般使用三角堰测量，埋设三角堰的时候要注意，一定要使三角堰流出的水流时自由水跌，再者测量三角堰水位高度是应在三角堰横向过水宽度三倍以外的部位测量，在堰口测量时由于存在水跌，数值偏小，该种方法简单，但如果泉的流量大时可应用梯形堰或矩形堰等，不同的测量方法有不一样的计算公式，可在水文地质手册上查找，不知是否说明白了，谢谢

⑨ 河流流量测量有哪些方法

河流流量测量的方法如下：

1、流量计法

利用流量计直接测量河流的流量。流量计的种类很多，主要有压差式、电磁式、流槽式和堰式流量计等类型。可根据实际流量的流量范围和测试精度要求选择使用。

2、容积法

将河水接入已知容量的容器中，测定其充满容器所需要的时间，重复测定数次，求出其平均值t（s），从而计算水量的方法。

本法简单易行，测量精度较高，适用于河流量较小的河流。但溢流口与受纳水体应有适当落差或能用导水管形成误差。

3、浮标法

选取一平直河段，测量该河段2m间距内水流横断面的面积，求出其平均横断面的面积。在上游河段投入浮标，测量浮标流经确定河段（L）所需要的时间，重复测量多次，求取需要时间的平均值（t），即可计算出流速（L/t），进而可按下式计算流量：

5、声学多普勒流速测流

声学多普勒流速测流是英文Acoustic Doppler Current Profilers 的简称,是利用声学多普勒原理进行研制的。它一次能同时测出河床的断面形状、水深、流速和流量,适用于大江大河的流量监测。

该流量计的主机和换能器装在一防水容器内,工作时全部浸入水中,通过防水电缆与便携式计算机相连,流量计的操作控制在便携式计算机上进行。从最初的盲区1m以上,降低到所谓的“零盲区”,剖面单元缩小到目前的0.05~0.25m ,使其在宽浅河流上的应用成为可能。