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雷廷武 等 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030520081

商品编码：29644502646

包装：平脊精装

出版时间：2017-03-01

基本信息

书名：土壤入渗测量方法

定价：96.00元

作者：雷廷武 等

出版社：科学出版社

出版日期：2017-03-01

ISBN：9787030520081

字数：

页码：

版次：1

装帧：平脊精装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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主要内容环式入渗仪测量效果分析及存在问题研究；地表产流积水和产流排水测量方法；点源和线源测量系统计算原理；自动测量系统、操作使用方法介绍；测量系统的野外应用。材料主要来源已发表的学术论文和鉴定材料。 提出了土壤入渗性能与地表线源径流的湿润面积推进过程之间的关系，建立了产流积水法和产流排水法计算模型；提出了点源和线源入流测量方法的计算模型与数值解法；其学术价值在于为入渗相关研究提供基础工具。传统的土壤入渗率测量工具存在供水不足、不适用于坡地、野外操作困难等问题；而本文提出的新的土壤入渗性能测量方法能够克服传统测量方法的缺点，具有省水、操作简便、能够获取较高初始土壤入渗率、测量结果准确等优点，适用于室内及野外土壤入渗性能的测量，具有广阔的应用价值。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《大地脉搏：土壤入渗深度探微》 引言： 土壤，这片承载着生命万物的广袤基石，其内部的细微活动往往决定着地表生态的健康与否。水，作为生命之源，在土壤中的旅程——从接触地表到深入地下，是维系生态系统良性运转的关键环节。而“入渗”，正是这个旅程中最具代表性、也最富研究价值的阶段。它不仅仅是雨水或灌溉水被土壤吸收的简单过程，更是一个涉及土壤物理性质、结构、含水量、温度乃至植被覆盖等多种复杂因素的动态演变。理解和准确测量土壤入渗过程，对于水资源管理、农业生产、水土保持、地质勘探、环境工程以及气候变化研究等众多领域，都具有极其重要的理论意义和实践价值。 本书《大地脉搏：土壤入渗深度探微》，旨在为读者系统梳理土壤入渗这一核心科学问题。我们不追求面面俱到，而是聚焦于土壤入渗行为的本质、影响其过程的关键要素，以及目前最为主流和前沿的测量方法。我们将从宏观到微观，从理论到实践，深入剖析土壤如何“呼吸”，水分如何在其中穿行，以及我们如何才能“听懂”大地的脉搏。 第一章：土壤入渗——生命之水的隐秘旅程 本章将为读者构建一个关于土壤入渗的宏观认知框架。我们将首先阐释土壤入渗的基本定义，区分它与地表径流、蒸发等其他水文过程的区别与联系。随后，我们将深入探讨土壤入渗过程的驱动力，主要包括重力作用和土壤含水势的差异。在此基础上，我们将分析影响土壤入渗速率的几大核心因素： 土壤本身的物理性质： 颗粒组成（砂、粉、黏土的比例）、土壤结构（团聚体稳定性、孔隙度、连通性）是决定土壤“吞吐”能力的基础。我们将详细解读粗砂土壤与黏性土壤在入渗表现上的显著差异，以及良好土壤结构如何提升入渗效率。 土壤的初始含水量： 干燥土壤与饱和土壤的入渗能力天壤之别。本章将解释土壤含水量如何影响土壤孔隙中的气压梯度，进而影响水分的下渗速度。 水分的特性： 水的粘滞性、表面张力等性质，虽然在宏观尺度上不明显，但却是微观尺度上决定水分在土壤孔隙中移动的根本原因。 地表条件： 植被覆盖、枯落物层、地表障碍物（如石块、人畜活动痕迹）等，都对水分在进入土壤前的分布和扩散方式产生直接影响。我们将强调植被在减缓地表径流、促进水分入渗方面的重要作用。 降雨（灌溉）强度与持续时间： “暴雨”与“细雨”对土壤入渗的影响截然不同。本章将探讨不同强度和持续时间的降雨如何塑造土壤表面的入渗速率变化，以及“假泥泞”（surface sealing）现象的产生机制。 土壤温度： 尤其是在寒冷地区，土壤温度的变化会显著影响水分的冻结与融化，进而改变土壤的孔隙结构和入渗能力。 通过本章的学习，读者将建立起对土壤入渗过程的立体认知，理解土壤并非一个被动的“容器”，而是充满活力的、与水动态互动的生命系统。 第二章：入渗速率与总入渗量——量化大地的“呼吸” 仅仅知道入渗会发生是不够的，精确量化其速度和总量是科学研究和实际应用的基础。本章将聚焦于入渗速率和总入渗量的概念及其测量。 入渗速率（Infiltration Rate）： 定义为单位时间内单位面积上，水分进入土壤的深度。我们将区分瞬时入渗速率（instantaneous infiltration rate）和平均入渗速率（average infiltration rate），并解释它们随时间变化的规律，通常表现为在初期较高，随后逐渐降低并趋于稳定（稳定入渗速率，steady-state infiltration rate）。 总入渗量（Total Infiltration Depth）： 指在特定时间段内，水分进入土壤的总深度。我们将探讨总入渗量与入渗速率、时间之间的积分关系。 测量原理与挑战： 入渗的测量本质上是对水分进入土壤的“追踪”。由于土壤的非均质性、地下水分的不可见性，以及各种外在环境因素的干扰，精确测量入渗量具有一定的挑战性。本章将初步介绍测量面临的挑战，为后续章节详细介绍具体方法做铺垫。 第三章：经典测量方法——从“挖坑”到“注水”的智慧 本章将系统介绍几种被广泛应用且具有重要历史意义的土壤入渗测量方法。我们将详细阐述这些方法的原理、操作步骤、优缺点以及适用范围。 单环（Double-Ring）入渗仪法： 这是目前最经典、最常用的原位（in situ）入渗测量方法之一。我们将详细讲解其“内外环”设计的科学依据，即外环用于控制侧向渗漏，确保内环内水分主要向下渗漏。本节将细致梳理实验设置（挖设、夯实、安装、加水），数据记录（水量、时间），以及计算入渗速率和总入渗量的具体步骤。此外，还会讨论不同尺寸的环刀、土壤类型、地表覆盖对实验结果的影响。 多环（Multi-Ring）入渗仪法： 在单环的基础上，通过增加更多同心圆环，进一步提高测量的准确性，尤其是在土壤非均质性较强的区域。本节将介绍多环法的优势，以及其在研究土壤水力参数空间变异性中的作用。 滴定入渗法（Corrugated Infiltration Method）： 针对坡地或不平整地表，滴定入渗法通过设置一系列小型的、连续的“滴定槽”，模拟降雨过程，测量特定区域的入渗情况。本节将介绍其操作流程，以及其在评估地表径流产生与汇流过程中的应用。 微型入渗仪法： 适用于研究土壤表层或特定微地形的入渗行为，例如植物根系周围、土壤侵蚀敏感区域等。本节将介绍不同类型的微型入渗仪，以及它们在精细化研究中的价值。 本章强调的是这些方法的“现场感”和“直观性”，让读者了解科学家们是如何一步步摸索出量化土壤水分吸收能力的路径。 第四章：现代技术与创新——“触碰”土壤深层水流 随着科学技术的飞速发展，测量土壤入渗的方法也在不断革新。本章将重点介绍一系列能够更精确、更高效、甚至非侵入性地测量土壤入渗的现代技术。 土壤水分传感器网络（Soil Moisture Sensor Networks）： 时域反射仪（TDR）/频域反射仪（FDR）： 通过测量土壤介电常数的变化来推算土壤含水量。本节将阐述TDR/FDR的工作原理，如何通过布设密集传感器网络，连续监测土壤剖面不同深度的含水量变化，进而推算出入渗的深度和速率。强调其非破坏性、高精度和实时监测的优势。 电阻率传感器/电容式传感器： 介绍其他类型的土壤水分传感器，以及它们在不同应用场景下的适用性。 同位素示踪法（Isotope Tracing）： 稳定同位素（如²H, ¹⁸O）示踪： 通过向土壤中注入含有特定稳定同位素标记的水，然后监测土壤中不同深度水分的同位素组成变化，来追踪水分的迁移路径和入渗深度。本节将介绍其原理，以及在研究水分来源、地下水补给等方面的应用。 放射性同位素示踪： （简要提及，强调其局限性与特殊应用） 遥感与地理信息系统（Remote Sensing and GIS）： 被动微波遥感： 利用地球表面发出的微波信号来估算地表土壤湿度。本节将介绍其优势在于大范围、非接触式监测，但需要与其他数据结合进行校准。 热红外遥感： 通过测量地表温度来反演土壤水分状态。 光学遥感（如NDVI）： 植被指数与土壤水分之间存在关联，可间接反映土壤入渗状况。 GIS空间分析： 将遥感数据、实测数据与地形、土壤类型等空间信息结合，进行区域尺度的入渗状况评估与预测。 数值模拟模型（Numerical Simulation Models）： Richards方程模型： 基于达西定律和连续性方程，建立描述非饱和土壤水分运动的偏微分方程。本节将介绍其基本框架，以及如何通过输入实测的土壤水力参数和气象数据，模拟不同情景下的入渗过程。强调模型在预测与评估中的价值。 其他水文模型： 简要介绍适用于不同尺度的水文模型，及其在土壤入渗研究中的应用。 地球物理探测技术（Geophysical Exploration Techniques）： 电法探测（如电阻率法、感应极化法）： 利用土壤导电性随含水量的变化来推断地下水分布和入渗情况。 探地雷达（GPR）： 通过发射电磁波并接收反射信号，来探测地下结构和水分分布。 本章力图展现科学研究的“硬实力”，介绍利用先进科技如何更深入、更全面地理解土壤入渗的奥秘。 第五章：影响因素的深入剖析——“天气”与“地貌”如何对话 土壤入渗是一个复杂的地表-地下过程，它并非孤立存在，而是受到多种环境因素的协同影响。本章将对前文提及的影响因素进行更深入的细致分析，并探讨它们之间的相互作用。 降雨（灌溉）的精细化分析： 降雨强度与土壤入渗的非线性关系： 深入探讨“暴雨”与“细雨”对入渗速率衰减曲线的影响。例如，强降雨可能迅速导致土壤表面形成“泥泞层”（surface sealing），从而大幅降低入渗速率，即便土壤本身具有良好的入渗能力。 降雨时间分布与土壤饱和度： 连绵阴雨 vs. 短时强降雨，对土壤水分累积和入渗能力的影响。 灌溉方式与效率： 滴灌、喷灌、漫灌等不同灌溉方式对水分分布和入渗速率的影响。 土壤结构与孔隙网络： 孔隙度与孔隙大小分布： 分析宏观孔隙、介观孔隙、微观孔隙在水分快速下渗和缓慢持水过程中的不同作用。 孔隙连通性（Pore Connectivity）： 即使土壤孔隙度很高，如果孔隙之间不连通，水分也难以有效入渗。本节将探讨如何评估孔隙连通性。 土壤生物扰动（Bioturbation）： 蚯蚓、根系等生物活动对土壤孔隙结构和入渗能力的影响。 植被与土壤的协同作用： 植被根系对土壤结构的改善： 根系分泌物、根系生长压实等对土壤团聚体的形成与稳定性。 凋落物层对入渗的缓冲作用： 枯枝落叶层如何减缓雨水冲击，增加水分滞留时间，促进入渗。 植被蒸腾与土壤水分： 植被通过蒸腾作用消耗土壤水分，降低土壤含水量，从而为后续降雨提供更大的入渗空间。 地形地貌的影响： 坡度与坡向： 坡度越大，地表径流越快，入渗时间越短；坡向影响日照强度和蒸发量，间接影响土壤水分。 地表微地形： 微小的洼地、隆起都可能影响局部的水分汇集与入渗。 人为活动的影响： 耕作措施： 犁耕、免耕、保护性耕作等对土壤结构和入渗能力的影响。 土地利用变化： 森林砍伐、城市化、道路修建等对区域入渗行为的改变。 土壤压实： 农机、畜力、人畜践踏等造成的土壤压实，会严重降低土壤孔隙度，阻碍入渗。 本章旨在强调土壤入渗的“情境性”，理解这一过程需要综合考量多重维度，如同解读一张错综复杂的地网。 第六章：土壤入渗研究的意义与展望——服务于可持续未来 土壤入渗研究并非孤立的学术探索，其成果与我们赖以生存的自然环境和社会发展息息相关。本章将总结土壤入渗研究的重要意义，并展望未来的发展方向。 水资源管理与旱涝预测： 评估区域水土资源承载能力： 准确的入渗数据是合理规划灌溉、控制用水、预测河流流量的基础。 预测旱情与洪涝灾害： 入渗能力低下往往是导致洪涝灾害的重要因素，而极低的入渗能力在干旱时期也意味着水资源快速流失。 农业生产与土壤健康： 优化灌溉策略： 提高灌溉效率，减少水分损失，降低土壤盐碱化风险。 保护土壤结构与肥力： 了解入渗过程有助于制定合理的耕作措施，维护土壤健康。 减少水土流失： 良好的入渗能力能够有效减少地表径流，降低土壤侵蚀。 环境科学与生态修复： 地下水补给与污染： 入渗过程决定了地表水渗透到地下水层的速度与途径，影响地下水补给量，也可能将地表污染物带入地下。 土壤修复与生态恢复： 了解特定区域的入渗特点，有助于制定有效的土壤修复和生态恢复策略。 气候变化研究： 地表水分平衡： 入渗是地表水分平衡的重要组成部分，其变化会影响蒸发、径流等其他环节，进而影响气候反馈。 碳循环与土壤： 土壤水分状态是微生物活动的关键，而微生物活动是土壤碳循环的重要驱动力。 未来的研究方向： 多尺度、多过程耦合研究： 将入渗过程与其他地表过程（径流、蒸发）和地下过程（地下水流动）进行更紧密的耦合研究。 智能化、自动化测量技术： 发展更便捷、更精确、更长期的监测系统。 模型与实测数据的融合： 提升数值模拟的精度，为预测与决策提供可靠依据。 考虑复杂地形与异质性： 发展能够处理复杂地形和土壤非均质性的测量与模拟方法。 社会经济因素的纳入： 探索人文活动对入渗过程的长期影响，并寻求可持续的解决方案。 结语： 土壤入渗，是大地最基本的“呼吸”方式，是连接地表与地下世界的重要桥梁。每一次细微的雨滴落下，每一次辛勤的灌溉，都在书写着土壤与水的对话。《大地脉搏：土壤入渗深度探微》希望成为您理解这场对话的引路人，帮助您拨开迷雾，清晰地“看见”这片孕育生命的土壤内部涌动的生命之流。通过深入了解入渗的机制、掌握精确的测量方法，我们能够更好地珍视、管理和利用宝贵的水资源，守护我们共同的地球家园，走向一个更加可持续的未来。

评分☆☆☆☆☆

最近对农业灌溉技术的研究产生了浓厚的兴趣，尤其是在节水灌溉方面。我了解到，土壤的入渗能力是决定灌溉效率的关键因素之一。如果入渗速度过快，水分可能来不及被土壤有效吸收就流失了；如果入渗速度过慢，则容易导致土壤过湿，影响作物生长，甚至引发根部病害。因此，准确测量土壤的入渗能力，对于优化灌溉策略，实现精准灌溉至关重要。 这本书的题目《土壤入渗测量方法》正好契合了我目前的学习需求。我猜测书中会详细介绍各种用于测量土壤入渗的仪器和技术，比如在田间常用的几种入渗仪，它们的结构、使用方法、适用范围以及各自的优缺点。我非常期待能够学习到如何正确地布置实验，采集准确可靠的数据，以及如何对这些数据进行分析和解释。 此外，我也会关注书中是否会介绍一些在实验室条件下进行的入渗测量方法，比如利用土壤柱进行的模拟实验。这些方法可能更便于控制变量，深入研究影响入渗速率的各种因素，例如土壤质地、结构、含水量、温度以及作物的根系等。如果书中能提供相关的实验设计和数据分析方法，对我来说将非常有价值。 我对这本书抱有很高的期望，希望它能帮助我系统地了解土壤入渗测量的整个过程，从理论基础到实际操作，再到数据处理和应用。学习这些测量方法，不仅能够提升我对土壤水分动态的认识，也能为我未来开展相关的科研项目或技术改进提供坚实的基础。 这本书的出现，就像是为我打开了一扇通往精确农业科学的大门。通过学习书中介绍的各种测量方法，我希望能更深入地理解土壤与水之间的复杂关系，并将其应用到实际的农业生产中，为实现高效、节水的灌溉目标贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对环境科学和生态恢复领域感兴趣的业余研究者，我一直对土壤在维持生态系统健康方面的作用感到着迷。土壤入渗能力，作为土壤物理性质的重要指标，直接影响着土壤的持水能力、养分循环以及植物的生长环境。我常想，是否有一些标准化的、易于理解的方法，能够帮助我更好地量化和评估不同区域土壤的入渗特征。 这本书的题目《土壤入渗测量方法》听起来非常有吸引力，它承诺提供一套系统性的方法论。我设想书中会从最基本的原理讲起，比如水的重力势、基质势以及它们如何驱动土壤水分的移动。然后，可能会逐步介绍各种测量手段，从最简单直接的现场试验，比如观察下雨后地表水的滞留情况，到更专业的仪器测量，例如利用一些能够模拟降雨的装置来观测一定时间内土壤吸收水分的深度和速率。 我很想知道书中是否会涉及一些能够评估土壤结构对入渗影响的方法，因为土壤的团粒结构、孔隙度等都会显著改变入渗能力。比如，如何通过简单的实验来判断土壤的紧实度，或者土壤中是否存在阻碍水分下渗的硬层。此外，我也关注书中是否会介绍一些能够长期监测土壤入渗变化的方法，这对于评估生态恢复措施的效果，或者研究气候变化对土壤水分动态的影响，都将非常有意义。 这本书的出现，让我看到了一个能够更深入、更科学地理解土壤与水相互作用的途径。我希望它不仅能提供技术上的指导，也能启发我对土壤健康和生态保护有更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

最近在研究关于水土保持和流域水文模拟方面的课题，发现土壤的入渗参数在很多模型中都扮演着至关重要的角色。无论是模拟地表径流的形成，还是评估地下水补给的能力，都需要准确的土壤入渗数据作为输入。然而，在实际操作中，如何精确地测量土壤入渗却是一个充满挑战的问题。 我注意到这本《土壤入渗测量方法》，其标题直接点明了核心内容。我非常好奇书中会介绍哪些具体的测量技术。是那些历史悠久、被广泛应用的经典方法，比如利用滴水法或管道法来估算入渗速率？还是更现代、更精密的仪器，例如使用各种传感器（如土壤湿度传感器、雨量计）与配套软件相结合的监测系统？ 我特别希望能在这本书中找到关于不同测量方法在不同土质（如沙土、粘土）、不同地表覆盖（如裸地、草地、林地）条件下的适用性和局限性的详细论述。同时，我也期待书中能够给出如何处理野外测量过程中可能出现的各种干扰因素，以及如何对测量数据进行误差分析和质量控制的指导。 更进一步，如果书中能提供一些案例分析，展示这些测量方法是如何被成功应用于实际的水文研究或工程实践中，那将非常有帮助。这能让我更直观地理解理论知识的实际应用价值。 这本书的出现，让我觉得它不仅仅是一本技术手册，更是一份对于如何“看见”土壤水分动态的指南。它能够帮助我理解这些抽象的参数是如何被量化出来的，以及这些量化结果的可靠性如何。我相信，通过学习这本书，我能更准确地为我的研究项目提供可靠的土壤入渗数据，并提高我的水文模拟结果的精度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当朴实，色调偏向大地色系，给人一种沉稳、专业的感觉。我之前也接触过一些与土壤相关的书籍，但它们大多侧重于土壤学的基础理论，比如土壤的形成、分类、肥力等，或者是一些更宏观的应用，比如土壤改良、水土保持。这本《土壤入渗测量方法》则明显是瞄准了更具体、更技术层面的研究，让我对这本书的内容充满了好奇。 我猜想这本书应该会详细介绍各种测量土壤入渗的方法，并且会比较它们的优缺点，可能还会涉及不同方法适用的土壤类型和环境条件。比如，我会期待看到关于“双环入渗仪”的详细讲解，这是一种非常经典且常用的现场测量方法，书中应该会解释其工作原理、仪器构造、操作步骤、数据采集和处理等。此外，我也很好奇是否会介绍其他一些更为先进或更具特定用途的测量技术，比如一些基于遥感或数字影像技术的间接测量方法，或者是利用传感器网络进行大范围、长时间监测的方法。 对于土壤入渗的研究，理解其过程对于水文模型、灌溉管理、地下水补给预测等方面都至关重要。因此，这本书的出现，对于那些需要精确测量入渗数据进行科学研究、工程设计或是实际操作的专业人士来说，无疑是一份宝贵的资源。我非常期待书中能够给出清晰易懂的图示和详细的实验步骤，让读者能够快速上手，掌握实际操作的要领。 这本书的出现，让我意识到土壤入渗这个看似基础的概念，背后有着如此丰富的测量技术和理论支撑。我之前对这个领域了解不多，但通过这本书的标题，我能感受到它会带领我进入一个全新的视角。我可能会在这本书中找到关于如何选择最适合自己研究需求的测量方法，以及如何解读和应用这些测量结果的指南。 总而言之，这本书的题目《土壤入渗测量方法》本身就充满了吸引力，它预示着将要深入探讨一个关键的土壤物理过程。对于需要进行此类测量研究的读者来说，这本书无疑是一个非常实用的工具书，它将帮助我们更科学、更准确地理解和量化土壤对水分的吸收能力，从而为更广泛的农业、水利和环境科学研究提供坚实的数据基础。

评分☆☆☆☆☆

我对土壤改良和农业生产效率的提升一直保持着高度关注。在过去，我们可能更多地依靠经验来判断土壤的状况，比如通过观察土壤的颜色、质地以及作物生长的情况。然而，随着科学技术的进步，我意识到利用更精确的方法来评估土壤的各项指标，对于实现精准农业和可持续发展至关重要。 《土壤入渗测量方法》这个书名，立刻吸引了我的目光。我猜测这本书会详细阐述如何科学地测量土壤的入渗性能。这对于我理解土壤对水分的吸收能力，以及如何通过改良措施来优化这一性能，具有重要的指导意义。 我期待书中能够详细介绍各种测量土壤入渗的仪器和技术。例如，书中是否会介绍一些在田间可以直接操作的测量方法，如不同类型的入渗仪？这些仪器是如何工作的？操作步骤是怎样的？需要注意哪些细节才能保证测量结果的准确性？我希望能看到清晰的图示和详细的步骤说明，以便我能够理解并尝试在实践中应用。 此外，我也很好奇书中是否会探讨影响土壤入渗速率的多种因素，比如土壤的质地（砂、壤、粘土的比例）、土壤结构（孔隙的分布和连通性）、土壤的紧实度、有机质含量，甚至植物根系的活动。如果书中能够提供关于如何量化这些因素对入渗的影响，或者如何通过土壤改良来改善入渗性能的建议，那将是非常宝贵的。 这本书的出现，让我感觉到它不仅仅是一本关于测量技术的书籍，更可能是一本关于如何“读懂”土壤，并利用这些信息来指导农业生产的书。我希望通过阅读这本书，能够获得更科学、更有效的土壤管理知识，从而提升农业生产的效率，并促进土壤资源的永续利用。