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1、,测量土壤渗透率实验及其在海绵城市中的应用,指导老师：古励,小组成员：和雪杰，黄诗睿，罗琳，马韵，潘思宇，徐思涵，黄凌云，李维，李柯桦，刘雨佳,测定 目的及意义,测定目的,本次实验，旨在掌握测定土壤渗透率的基本原理和操作方法，研究城市内涝与土壤的关系，并对海绵城市的建设提供一些基本讯息。从土壤性质入手，帮助解决城市中的内涝问题。,测定意义,土壤渗透性是土壤重要的特性之一，它与大气降水和灌溉水几乎完全进入土壤，并在其中贮存起来，而在渗透性不好的情况下，水分就沿土表流走，造成侵蚀。土壤渗透性与土壤质地、结构、盐分含量、含水量以及湿度等有关。为了进行比较，可在多个区域或用多种类型的土壤做实验。也可与
2、做过这个实验的其他人共享实验结果，比较来自世界不同地区、不同类型土壤的渗透率。测量土壤渗透率，在许多方面都具有重要意义，例如：灌溉和排水的效率、使植物对水的利用达到最优化、提高作物产量、降低腐蚀等。,土壤渗透率测定实验,前期分析影响土壤渗透率的因素,另：土壤渗透率与土壤侵蚀、土壤风化等众多因素均有关，本次研究针对城市中土壤，暂不讨论此因素。,4,影响土壤渗透率的因素,土壤成分,影响渗透性的因素有粒度成分、矿物成分、化学成分及有机质。颗粒的大小主要影响土壤原始孔隙,而矿物质和化学成分主要影响颗粒与污水作用后孔隙的大小,有机质的含量、性质影响土体结构及土壤颗粒与污水的相互作用。在含水量与孔隙度近似
3、的情况下,土层中随着砂粒(0.5000.005mm)含量的增多,渗透率愈大。,5,影响土壤渗透率的因素,土壤结构,土壤中团粒含量较高时,则渗透性越强。（土壤团粒结构是：土壤团粒结构中由若干土壤单粒粘结在一起形成为团聚体的一种土壤结构。）,6,影响土壤渗透率的因素,土壤密实程度,土的密实程度通常用单位体积的质量表示，与孔隙比和孔隙率有关。,7,影响土壤渗透率的因素,土壤分成,不同的土壤类型，分层也不一样。一般人为地把他们分为A，B,C三个层，即A表土层，B心土层，C底土层。但是，同时由于城市建设，打造地基及施工会破坏原本的土壤结构，于是降低了渗水率。,8,影响土壤渗透率的因素,土壤含水率,在含水
4、量不同的土柱中,随着土层湿度的增加,土颗粒对污水的吸力减小,进而土层渗透性降低。通过渠坡降雨入渗计算结果得到吸力与渗透系数的函数关系图,随着吸力的增大,土壤渗透率也随着增大。同时我国各地气候的干湿状况不一，可能导致土壤的含水率不同，从而使得各地土壤渗透率不同。,9,影响土壤渗透率的因素,表面植被,不同土地利用类型的土壤渗透性存在很大差别。根据土壤渗透能力可将8种植被类型分为4类:第1类,落叶阔叶林,土壤渗透能力极强;第2类,草地、松林、灌木林和茶园,土壤渗透能力强;第3类,毛竹林和常绿阔叶林,土壤渗透较强;第4类,裸露地,土壤较紧实,土壤结构较差,土壤通透性不佳,渗透能力弱。,土壤渗透率测定实
5、验,工具及材料准备,2L可乐（或雪碧）桶，去掉底和盖，截取中间均匀部分15cm；一把锤子；一块木板；一把尺子；一个能装1到2升水的桶、罐或瓶子；一块手表；一卷不透明胶带或电工胶带；铅笔和纸或一台计算机，用来记录观测数据和结果。,土壤渗透率测定实验,实验步骤,找到一块适合实验的土壤，在进行实验前，尽量详细地描述其位置、夹杂的植被以及土壤条件等，记录观察结果，并以照片的方式留底。在事先截好可乐桶5cm和8cm处分别用胶带标记。将桶放在所测量土壤区域内，并将木板放在罐的顶上。用锤子击打木板，使罐嵌入土壤中约 5 厘米深。将土壤平面3cm处（即原8cm处）胶带作为水用量的测量基准位置。将水倒入罐中，直
6、至水面到达罐内胶带底部所处的水平面，并开始计时。随着水不断渗入土壤，水平面会下降。通过测量胶带底部与实际水面的距离，便能够确定有多少厘米深度的水渗入了土壤。从最初向罐中倒水开始算起，到 30 分钟和 60 分钟时，分别用直尺测量这个距离。数据处理，将30分钟和60分钟的测量数据分别记录在数据表上。将30分钟时土壤所吸收的水的深度除以30，得到前半小时内以每分钟厘米数计量的渗透率。将一小时内所吸收的水的深度除以 60，即得到整个一小时内以每分钟厘米数计量的渗透率。比较两组数据。单位统一为cm/min。,数据统计,数据统计,数据统计,实验记录,土壤渗透率实验 数据分析,根据本小组实验所得的各项数据
7、综合分析，我们认为影响土壤渗透率大小的影响因素主要有以下二大部分：,可以看出渗透时间在本质上改变的是土壤湿润程度，进而影响土壤渗透率。而在实验操作过程中我们也可以看到，随着水的不断渗透作用，实验周围土壤也会出现潮湿的现象。这也表明土壤的渗透吸水能力有限，当土壤湿润程度增加到一定程度时，横向渗透作用将变得明显，故本次实验所测的（纵向）土壤渗透率将有所下降。,渗透率较高的土壤的特点在于植被较多，土质疏松，含有杂质；渗透率较低的土壤的特点在于土质较硬。由此可得出结论，疏松的土壤空隙较大，渗透性更高，渗透率高；紧实的土壤空隙较小，渗透性更低，渗透率低。同时，植被覆盖率大的土壤较相对裸露的土壤而言，其土
8、壤渗透率较高。大部分数据表明植被种类丰富的土壤渗透率比植被种类单一的高。,土壤渗透作用在海绵城市中的应用,雨水花园,雨水花园是在低洼区域种有灌木、花草乃至树木等植物的工程设施。通过土壤和植物的过滤作用净化雨水，同时通过将雨水暂时滞留而后慢慢渗入土壤来减少径流。海绵城市体系可通过建设“雨水花园”控制雨水径流，针对大面积的城市易涝区，海绵城市体系可通过建设“暴雨花园”实现控制雨水峰值流量、削弱污染的双重目标。,各设施作用如下：,草坪缓冲带：为减缓流出速度设置在庭园的周边有机物层：吸附重金属等污染物质，帮助微生物活 动，保持土盎水分，给植物提供有机质植物：利用降雨流出水，可获取水分和必要的养 分。选
9、择的时候根据不同放入能力来选择合适的土壤层：自生植物的根部也能收集水和养分低洼地及滞留池区域：贮留流出水进行处理沙石层：减缓流出，使其扩散。防止植栽土壤变成 无气状态,土壤渗透作用的应用,绿色屋顶,绿色屋顶也称种植屋面、屋顶绿化等，根据种植基质深度和景观复杂程度，绿色屋顶又分为简单式和花园式，基质深度根据植物需求及屋顶荷载确定，简单式绿色屋顶的基质深度一般不大于150mm，花园式绿色屋顶在种植乔木时基质深度可超过600mm。绿色屋顶可有效减少屋面径流总量和径流污染负荷，具有节能减排的作用，但对屋顶荷载、防水、坡度、空间条件等有严格要求。,土壤渗透作用的应用,植草沟,植草沟是指有植被覆盖，呈线性
10、布局，用以输送雨水径流并控制流量与提升水质的造景设施。雨水径流在草沟流动，通过植被与底层土壤过滤和渗透，能有效去除径流中多数的颗粒悬浮物与部分污染物。植草沟可以铺设在公路旁代替排水明渠，也可以在两个雨水管理设备之间作为传输渠道。其作用与绿色屋顶类似：径流传输与洪峰削弱，同时还可以起到径流净化的作用。,土壤渗透作用的应用,21,项目总结,通过进行土壤渗透率实验，我们得出了几个影响土壤渗透作用的因素，而土壤渗透作用在海绵城市的“滞、蓄、排”方面有着十分重要的意义。我们可以通过种植不同绿化植物改善提高城市土壤渗透作用，同时也可以通过更精确地计算研究出渗透作用良好的人造土壤。植被的设置和人造土壤的使用
11、都可以在以上海绵城市建设的例子中（如雨水花园、植草沟等）起到提高渗透、过滤、净化质量的作用。在城市内涝十分严重的今天，海绵城市的建设是十分有必要的，而我们进行的这一个小实验就是海绵城市建设的一个基础环节。,个人体会及对本项目的相关建议,这次综合项目是很多组员上大学以来第一次参加的有研究方向的实验探究活动，组员们相互沟通确定了选题，并在讨论中细致规范了实验操作的细节，减少了因暑期不在同一地区而造成的诸多实验误差。项目主要分为两部分：实验的操作与数据的整合分析。而我们组通过分组分工的方式，合理安排假期时间，较好的完成了这两部分的工作，并通过分工合作，完成了这份综合项目报告。可以说，每一个人都参与到
12、了项目当中，并且是项目完成不可或缺的一员。通过这次综合项目所选择的土壤渗透率实验，我们一起掌握了简单测量土壤渗透率的方法，并在项目进行的过程中通过查找资料学习了许多相关知识，例如：影响土壤渗透率的因素，土壤渗透率在海绵城市建设中的应用等。同时，经过反思，我们也认识到了项目过程中的不足：实验方法较为简单；所使用工具不能更为精准的统一；实验数据数量有限，因而误差较大，不能更好的反映广泛情况。对于本次项目的最终成果，唯一不足的是没能将全国各地的气候、土壤、植被环境与实验数据很好的结合起来，从而得到一套更为详细，系统的结论。总体来讲，通过这次实验，锻炼了大家思考、解决问题的能力，并提高了动手能力，为以
13、后相关知识的学习研究打下了基础。,1,个人体会及对本项目的相关建议,由于人力资源不充足，本次实验样本不够多，不能准确反映土壤状况。建议在固定地点进行多次实验，取平均值作为实验数据，减少实验误差。另一方面所选用可乐桶作为实验器材，材料略软，不方便压入土壤中，建议改进实验器材，使用更为坚硬的容器做实验，例如易拉罐。,2,本次的实验是以漫灌的形势测量的土壤渗透率，即在土壤上层存在一截儿水柱，是有压条件下的入渗，但是在现实生活中土壤大多数时候是处于无压环境下，所以如果再测量一组以洒水器喷灌的方式所得的数据，可以使实验更加精确。,3,由于第一进行自主选题进行探究，在项目分工和安排上有一些不合理之处。首先，前期的准备工作不够充足，应查阅更多相关资料，预想项目实施中可能出现的问题，并准备好相关解决方案。其次，在项目实施的过程中，应加强组内的讨论互动，分享个人所掌握的信息、知识，更主动的与导师交流，这样才能及时发现项目中不合理的地方，并加以更正。,4,谢谢各位老师和同学！,THANK YOU,
