（一）试验目的

沟灌是宽垅作物地面灌水方法，灌水沟的长度与间距取决于灌水田块土质入渗条件、地面坡度及设计的灌水流量。本试验的目的：

（1）在室内土槽模拟沟灌条件，观察沟灌时土壤湿润锋面的扩展过程，认识沟灌条件下土壤水分运动的规律。

（2）了解并对比不同土质的湿润范围。

（3）了解沟灌的灌水特点，入渗水量随时间的变化关系。

（4）了解非饱和土壤水分运动在室内试验的技术及测试方法。

（二）试验设备

1.试验土槽

试验在150cm×150cm×20cm的土槽上进行，土槽为钢制框架，三侧镶装塑料板，一侧镶装有机玻璃，透过有机玻璃可以观测湿润锋面扩展过程。槽内如何装填试样视试验安排而定：均质土试验情况下，可根据预先制备的土壤（最好选用轻质土，以免试验时间过长）按容重分层装填；若进行非均质土（即层状结构）试验，则按预先设定的土层剖面结构和各层土壤的容重，逐层填装。为了对比不同土质沟灌时土壤水分运动的差异，如湿润形状和湿润速度的差异，亦可在同一土槽中在中部 （即75cm处）临时用垂直隔板分成两部分，分别装填不同质地的试样。填土厚度为140cm，在中部挖出梯形或三角形断面的灌水沟（如图1-1-16所示），在同一槽中进行两种土质对比试验时，灌水沟挖在两侧边且使其断面为前述的一半（如图1-1-17所示），为了标记不同时刻土壤湿润范围，在有机玻璃一侧应标有刻度。

图1-1-16　沟灌试验装置图 （单位：cm）

图1-1-17　不同土质沟灌试验装置图 （单位：cm）

2.供水装置

为使在灌水过程中维持一定的灌水沟水位，在灌水沟上方装设自动供水箱 （即马氏瓶），水箱进气管的下缘的高程即为灌水沟的水位高程，供水箱自动补充灌水沟中由于水的入渗而减少的水量，故灌水沟入渗水量的多少可以通过测读供水箱水位变化值换算求得。

3.土壤含水率的测量

在试验过程中，在不同的位置埋设TDR探针 （或θ probe探针），定时测定土壤含水率。在室内试验槽内，TDR穿过试验槽壁水平埋设，其埋设点及埋设密度视需要而定。一般的原则是，含水率变化较大或较快的区域布置较密，变化不大或变化较缓慢的区域布设较稀。

（三）试验步骤及人员分工

本试验是研究及测试在一定的原始土壤含水率情况下进行沟灌时土壤水的运动，其测试内容包括：土壤湿润锋扩展规律，土壤湿润范围及形状。土壤负压及含水率随空间及时间的变化规律等。试验步骤如下：

（1）将试验设置情况——灌水沟的位置及尺寸、TDR埋设点及编号按比例尺描绘在图1-1-16 （或图1-1-17）中。

（2）记录TDR及马氏瓶初始读数。

（3）试验开始（即计时开始）迅速向灌水沟灌进一定水量（其体积为灌水沟过水断面乘土槽厚度）。同时打开马氏瓶的进气管和进水管，按规定的观测时间在有机玻璃板壁上测绘湿润锋轮廓线，测量±x轴和±y轴上的距离并记录在表1-1-9中，TDR读数及马氏瓶水位读数则分别记录在表1-1-8及表1-1-10中。

表1-1-8　土壤含水率记录表（TDR测定）

(www.daowen.com)

表1-1-9　湿润锋记录表

表1-1-10　灌水量记录表

（4）试验约进行1.5h结束，停止灌水并清理现场。

人员分工：计时（兼）指挥控制1人；马氏瓶测读2～3人；湿润锋测绘及记录3人；其余观测TDR读数。

（四）试验资料的整理及分析

（1）根据湿润锋轮廓线记录，绘制不同时刻湿润锋面范围图。

（2）对沟灌条件下，试验土质土壤浸润情况、形状进行描述。

（3）分析湿润锋扩展随时间变化的规律。

1）在Excel中绘制x方向（正负方向取平均值）y方向湿润锋扩展距离与时间关系曲线。实践表明该关系为一幂函数，其形式为

式中 Lt——t时刻湿润锋扩展距离；

L0ta——经验常数。

将式（1-1-71）取对数，即得

式 （1-1-72）表明，Lt与t取对数后，式 （1-1-71）变成直线方程，因而通过作图，可以将待定常数L0及a值求出。

2）在Excel中，以lgt为横坐标，lgLt为纵坐标，将所测得的数据点绘其上 （分x，y方向），若符合式（1-1-71）所表示的关系，这些点据将呈直线，该直线的斜率即为a值，当t=1时，图1-1-18上相应的Lt即为L0值。

图1-1-18　lgLt—lgt线

图1-1-19　累计入渗水量及入渗流量过程线

（4）绘制累积入渗水量和入渗流量与时间的关系线，如图1-1-19所示。入渗流量可采用时段平均入渗流量计算，若以ΔW 表示某时间间隔Δt内的入渗水量，入渗流量q=ΔW/Δt。