水科学前沿 | 土壤入渗测量方法
土壤入渗是水分进入土壤的过程，是陆地水循环的重要部分。土壤入渗是联系大气降水、地表水、土壤水与地下水的纽带，它决定了降水在地表、土壤和地下的分配，从而影响地球表面的生物生存过程及其生存环境质量。土壤入渗不仅影响陆地水文过程、生态水文及水土流失，同时也影响化肥、农药等污染物随水分的迁移过程，从而导致面源污染和水环境的恶化。土壤入渗过程是控制自然界水循环的关键环节。此外，土壤水分入渗能力的大小还影响灌溉系统的设计和运行管理、作物水分利用及农田灌溉管理等。因此，研究土壤入渗性能，准确测定土壤入渗率，对调控地表径流、防止土壤侵蚀及减少面源污染等具有重要的理论与实际意义。准确测量土壤入渗性能是定量研究入渗的基础。
土壤入渗率的测定一直受到水文、生态、农学、灌溉、土壤侵蚀、土壤物理等领域的国内外科研工作者的广泛关注。20 世纪初期，与自然界水循环有关领域的科学家已经开始关注土壤入渗问题。早期的一些学者如Green 和Ampt、Kostiakov、Horton、Philip 等先后提出了定量表述土壤入渗能力的Green-Ampt 土壤入渗模型、Kostiakov 土壤入渗模型、Horton 土壤入渗模型及Philip 土壤入渗模型。在此基础上，相继出现了各种测定土壤入渗率的方法，如模拟降雨法、双环法、圆盘入渗仪法等（Peterson and Bubenzer，1986；Bouwer，1986；Perroux and White，1988）。
《土壤入渗测量方法》（雷廷武等著. 北京：科学出版社, 2017.3，以下简称“本书”）综合分析并设计相应的试验方法定量评价传统环式入渗仪测量效果，并通过实验验证优先流是影响传统环式入渗仪测量结果精度的主要原因之一。针对传统土壤入渗性能测量方法难以准确获取土壤入渗率的难点，作者结合多年研究成果，提出一套完整的土壤入渗性能测量方法。根据水量平衡原理，利用土壤入渗性能随时间变化过程与地表水流推进过程之间关系，给出降雨与无降雨条件下土壤入渗性能测量装置、测量过程、计算方法；介绍试验测量装置和自动测量系统，及其在室内和野外试验中的应用和取得的一些测量结果。
产渗流入渗仪设计简图
1. 承水箱；2. 出水孔；3. 振动器；4. 径流收集口；5. 径流收集盒；6. 径流侧挡板；7. 径流引导槽；8. 针头；9. 入渗坡面；10. 坡面土壤；11. 降雨器支腿；12. 影像拍摄系统
一种适用于野外/室内测量土壤降雨入渗性能的仪器——产渗流入渗仪。在试验过程中通过高精度相机固定位置拍摄水流在入渗坡面的推进覆盖面积，利用固定直尺作为比例尺，即可对水流在入渗坡面的推进过程进行较为精确的观测，相当于整个降雨入渗过程中土壤入渗能力的变化也就被记录下来。试验说明，该装置提供了一种测量降雨、侵蚀和径流影响下土壤入渗性能动态变化过程新途径，将为水文、土壤侵蚀、水资源研究等提供有力的工具。
本书系统阐述土壤入渗性能测量方法的最新研究成果，可为今后相关研究提供基础和借鉴，推进土壤入渗性能相关研究深入开展。全书包括11 章。第1 章讨论土壤入渗测量方法目前进展和存在问题；第2 章和第3 章，分别综合分析环式入渗仪测量效果，从理论和试验上分析环式入渗仪测量误差产生的原因。第4 章和第5 章分别系统阐述产流积水和产流排水方法的测量原理和试验验证方法，并应用该测量方法研究降雨强度和初始含水量对土壤入渗性能影响、不同植被及耕作对土壤入渗性能的影响（杨永辉）。第6 章至第8 章分别介绍点源和线源测量系统，近似解析模型和平均计算模型，并采用试验对模型进行验证。第9 章给出耕层和犁底层土壤入渗连续测量方法的计算原理和装置（孙蓓）。第10 章全面介绍点源和线源自动测量系统的构成、操作使用方法、数据计算与存储。第11 章系统介绍点源和线源自动测量的野外应用（武高林，杨政，刘芳芳，胡雅琪）。
本书是合作者们多年的研究结果。研究工作得到中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室、国家自然科学基金重点项目等资助。为提高通读性，本书在编著过程中，模型公式推导尽可能做到详尽，以供读者参考应用。有关测量系统的研究和应用正处于不断发展完善之中，加之作者水平有限，书中有不足之处，恳请读者批评指正，也请各位专家、学者提出宝贵意见，以丰富及完善土壤入渗性能新的测量方法。
本文摘编自《土壤入渗测量方法》（雷廷武等著. 责任编辑：万 峰 朱海燕. 北京：科学出版社, 2017.3）一书“前言”，有删减，标题为编者所加。
水科学前沿丛书
ISBN 978-7-03-052008-1
《土壤入渗测量方法》在介绍不同测量方法的基础上，详细评价优先流对传统环式入渗仪测量精度的影响，进而提出产流积水、产流排水、点源和线源等测量入渗的新方法；阐述各方法的测量原理、过程、计算方法、精度计算方法等；介绍点源和线源自动测量系统、操作使用方法、数据计算与存储；介绍新的测量方法的应用示例：研究降雨强度和初始含水量对土壤入渗的影响，耕层-犁底层入渗连续测量，不同土地利用、季节交替、坡向、坡位和土壤容重对入渗的影响，水质对盐碱土入渗的影响，矿区排土场入渗特征效应等。
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作者 | 王文兴 | 彭建兵 | 施雅风 | 李德仁 | 邹逸麟 | 何一鸣 | 武芳 | 吴朋飞 | 黄汲清 | 刘东生 | 袁再健 | 刘国纬 | 王铮 | 吕宪国 | 王缉慈 | 白光润 | 李小文 | 丛树铮 | 李小建 | 尹祥础 | 龚子同 | 唐领余 | 叶大年 | 方创琳 | 刘敬党 | 吴时国 | 谢克昌 | 刘池洋 | 程维明 | 陈士林 | 胡兆量 | 刘晓燕 | 姚士谋 | 朱定局 | 王颖 | 姚鲁烽 | 范英 | 孙斌栋 | 周建华 | 尹章才 | 徐宗学 | 陈镜明 | 郑伟 | 余新晓 | 谢树成 | 廖小罕 | 周成虎 | 于伟 | 冯辉 | 张康聪 | 朱敏 | 阳友奎 | 陈鸣 | 许红 | 张志南 | 陈建平 | 申萍 | 黄文江 | 董为…
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（本文编辑：刘四旦）
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