土壤滲透率調(diào)查報告

測量土壤滲透率實驗

及其在海綿城市中的應(yīng)用

指導(dǎo)老師：古勵小組成員：和雪杰，黃詩睿，羅琳，馬韻，潘思宇，徐思涵，黃凌云，李維，李柯樺，劉雨佳2021/5/91測定

目的及意義測定目的

本次實驗，旨在掌握測定土壤滲透率的基本原理和操作方法，研究城市內(nèi)澇與土壤的關(guān)系，并對海綿城市的建設(shè)提供一些基本訊息。從土壤性質(zhì)入手，幫助解決城市中的內(nèi)澇問題。測定意義

土壤滲透性是土壤重要的特性之一，它與大氣降水和灌溉水幾乎完全進(jìn)入土壤，并在其中貯存起來，而在滲透性不好的情況下，水分就沿土表流走，造成侵蝕。土壤滲透性與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、鹽分含量、含水量以及濕度等有關(guān)。為了進(jìn)行比較，可在多個區(qū)域或用多種類型的土壤做實驗。也可與做過這個實驗的其他人共享實驗結(jié)果，比較來自世界不同地區(qū)、不同類型土壤的滲透率。測量土壤滲透率，在許多方面都具有重要意義，例如：灌溉和排水的效率、使植物對水的利用達(dá)到最優(yōu)化、提高作物產(chǎn)量、降低腐蝕等。2021/5/92

土壤滲透率測定實驗前期分析——影響土壤滲透率的因素1土壤成分2土壤結(jié)構(gòu)3土壤密實程度4土壤分成5土壤含水率6表面植被另：土壤滲透率與土壤侵蝕、土壤風(fēng)化等眾多因素均有關(guān)，本次研究針對城市中土壤，暫不討論此因素。2021/5/93影響土壤滲透率的因素土壤成分

影響滲透性的因素有粒度成分、礦物成分、化學(xué)成分及有機質(zhì)。顆粒的大小主要影響土壤原始孔隙,而礦物質(zhì)和化學(xué)成分主要影響顆粒與污水作用后孔隙的大小,有機質(zhì)的含量、性質(zhì)影響土體結(jié)構(gòu)及土壤顆粒與污水的相互作用。在含水量與孔隙度近似的情況下,土層中隨著砂粒(0.500～0.005mm)含量的增多,滲透率愈大。2021/5/94影響土壤滲透率的因素土壤結(jié)構(gòu)

土壤中團粒含量較高時,則滲透性越強。（土壤團粒結(jié)構(gòu)是：土壤團粒結(jié)構(gòu)中由若干土壤單粒粘結(jié)在一起形成為團聚體的一種土壤結(jié)構(gòu)。）2021/5/95影響土壤滲透率的因素土壤密實程度

土的密實程度通常用單位體積的質(zhì)量表示，與孔隙比和孔隙率有關(guān)。2021/5/96影響土壤滲透率的因素土壤分成

不同的土壤類型，分層也不一樣。一般人為地把他們分為A，B,C三個層，即A表土層，B心土層，C底土層。但是，同時由于城市建設(shè)，打造地基及施工會破壞原本的土壤結(jié)構(gòu)，于是降低了滲水率。2021/5/97影響土壤滲透率的因素土壤含水率

在含水量不同的土柱中,隨著土層濕度的增加,土顆粒對污水的吸力減小,進(jìn)而土層滲透性降低。通過渠坡降雨入滲計算結(jié)果得到吸力與滲透系數(shù)的函數(shù)關(guān)系圖,隨著吸力的增大,土壤滲透率也隨著增大。同時我國各地氣候的干濕狀況不一，可能導(dǎo)致土壤的含水率不同，從而使得各地土壤滲透率不同。2021/5/98影響土壤滲透率的因素表面植被

不同土地利用類型的土壤滲透性存在很大差別。根據(jù)土壤滲透能力可將8種植被類型分為4類:第1類,落葉闊葉林,土壤滲透能力極強;第2類,草地、松林、灌木林和茶園,土壤滲透能力強;第3類,毛竹林和常綠闊葉林,土壤滲透較強;第4類,裸露地,土壤較緊實,土壤結(jié)構(gòu)較差,土壤通透性不佳,滲透能力弱。2021/5/99土壤滲透率測定實驗工具及材料準(zhǔn)備2L可樂（或雪碧）桶，去掉底和蓋，截取中間均勻部分15cm；

一把錘子；

一塊木板；

一把尺子；

一個能裝1到2升水的桶、罐或瓶子；

一塊手表；一卷不透明膠帶或電工膠帶；鉛筆和紙或一臺計算機，用來記錄觀測數(shù)據(jù)和結(jié)果。2021/5/910土壤滲透率測定實驗實驗步驟找到一塊適合實驗的土壤，在進(jìn)行實驗前，盡量詳細(xì)地描述其位置、夾雜的植被以及土壤條件等，記錄觀察結(jié)果，并以照片的方式留底。在事先截好可樂桶5cm和8cm處分別用膠帶標(biāo)記。將桶放在所測量土壤區(qū)域內(nèi)，并將木板放在罐的頂上。用錘子擊打木板，使罐嵌入土壤中約5厘米深。將土壤平面3cm處（即原8cm處）膠帶作為水用量的測量基準(zhǔn)位置。

將水倒入罐中，直至水面到達(dá)罐內(nèi)膠帶底部所處的水平面，并開始計時。隨著水不斷滲入土壤，水平面會下降。通過測量膠帶底部與實際水面的距離，便能夠確定有多少厘米深度的水滲入了土壤。從最初向罐中倒水開始算起，到30分鐘和60分鐘時，分別用直尺測量這個距離。數(shù)據(jù)處理，將30分鐘和60分鐘的測量數(shù)據(jù)分別記錄在數(shù)據(jù)表上。將30分鐘時土壤所吸收的水的深度除以30，得到前半小時內(nèi)以每分鐘厘米數(shù)計量的滲透率。將一小時內(nèi)所吸收的水的深度除以60，即得到整個一小時內(nèi)以每分鐘厘米數(shù)計量的滲透率。比較兩組數(shù)據(jù)。單位統(tǒng)一為cm/min。2021/5/911羅琳：一組：0.083/0.080二組：0.300/0.290劉雨佳：一組：0.443/0.410二組：0.373/0.355李柯樺：一組：0.080/0.072二祖：0.150/0.138黃詩睿：一組：0.077/0.068二組：0.573/0.517李維：一組：0.923/0.766二組：0.532/0.303和雪杰：一組：0.593/0.543二組：0.317/0.267馬韻：一組：0.200/0.190二組：0.240/0.255徐思涵：一組：0.433/0.417二組：0.567/0.550黃凌云：一組：0.330/0.317二組：0.410/0.383數(shù)據(jù)統(tǒng)計潘思宇：一組：0.350/0.317二組：0.330/0.3172021/5/912數(shù)據(jù)統(tǒng)計2021/5/913數(shù)據(jù)統(tǒng)計組數(shù)地區(qū)土壤環(huán)境組數(shù)地區(qū)土壤環(huán)境1云南植被覆蓋面積廣，有較多枯枝落葉，近幾日降水量較大，土壤濕潤。11重慶土層較濕潤，植被較多樣，灌木類分布較多。2云南土壤相對嚴(yán)實，周圍有樹木，土壤表層有落花。12重慶土層緊實，有大量草地覆蓋。3四川土質(zhì)較硬，少許植被，有落葉，小石子。13湖北普通住宅區(qū)花園土壤，土壤附近有人工小池塘，土壤較為潮濕，土壤表面有少量碎石。4四川土質(zhì)為沙土，有草，土中有樹根，小石子，較濕。14湖北公路綠化帶土壤，有新植植被，環(huán)境污染較少。5四川土壤條件，小區(qū)綠化帶土壤，較濕潤，植物種類單一，雜質(zhì)少。15安徽小區(qū)綠化帶土壤，土壤干燥表面有裂痕，緊實，含有較多雜質(zhì)，植被單一。6四川土壤條件，河岸土壤，較濕潤，植物種類多樣化，雜質(zhì)較多。16安徽公路綠化帶土壤，土壤較為濕潤，表層疏松，約1cm以下緊實，植被單一。7重慶土質(zhì)松軟較肥沃，小植被較多。17山西花園土壤，干燥，上層圖較為松軟，下層緊實，表面附有少量松針。8重慶土質(zhì)為沙土，土中有樹根。18山西公路綠化帶土壤，整體土壤較為緊實，典型的黃土高原土壤，表面生長較多植被。9重慶植被覆蓋面積廣，生物多樣性相對較高，有輕微的生活垃圾污染。19天津小區(qū)中綠化帶土壤，下雨后第三天，土質(zhì)有些濕潤。10重慶因長期踩踏，植被已經(jīng)被破壞，土壤相對嚴(yán)實，生物多樣性相對較低。20天津位于河岸邊，土層較厚，土質(zhì)更加疏松，植被茂密，土壤滲水度更好。2021/5/914實驗記錄2021/5/915土壤滲透率實驗

數(shù)據(jù)分析根據(jù)本小組實驗所得的各項數(shù)據(jù)綜合分析，我們認(rèn)為影響土壤滲透率大小的影響因素主要有以下二大部分：土壤含水率的影響土壤雜質(zhì)及植被的影響

可以看出滲透時間在本質(zhì)上改變的是土壤濕潤程度，進(jìn)而影響土壤滲透率。而在實驗操作過程中我們也可以看到，隨著水的不斷滲透作用，實驗周圍土壤也會出現(xiàn)潮濕的現(xiàn)象。這也表明土壤的滲透吸水能力有限，當(dāng)土壤濕潤程度增加到一定程度時，橫向滲透作用將變得明顯，故本次實驗所測的（縱向）土壤滲透率將有所下降。

滲透率較高的土壤的特點在于植被較多，土質(zhì)疏松，含有雜質(zhì)；滲透率較低的土壤的特點在于土質(zhì)較硬。由此可得出結(jié)論，疏松的土壤空隙較大，滲透性更高，滲透率高；緊實的土壤空隙較小，滲透性更低，滲透率低。同時，植被覆蓋率大的土壤較相對裸露的土壤而言，其土壤滲透率較高。大部分?jǐn)?shù)據(jù)表明植被種類豐富的土壤滲透率比植被種類單一的高。2021/5/916土壤滲透作用

在海綿城市中的應(yīng)用2021/5/917雨水花園

雨水花園是在低洼區(qū)域種有灌木、花草乃至樹木等植物的工程設(shè)施。通過土壤和植物的過濾作用凈化雨水，同時通過將雨水暫時滯留而后慢慢滲入土壤來減少徑流。海綿城市體系可通過建設(shè)“雨水花園”控制雨水徑流，針對大面積的城市易澇區(qū)，海綿城市體系可通過建設(shè)“暴雨花園”實現(xiàn)控制雨水峰值流量、削弱污染的雙重目標(biāo)。各設(shè)施作用如下：草坪緩沖帶：為減緩流出速度設(shè)置在庭園的周邊有機物層：吸附重金屬等污染物質(zhì)，幫助微生物活

動，保持土盎水分，給植物提供有機質(zhì)植物：利用降雨流出水，可獲取水分和必要的養(yǎng)

分。選擇的時候根據(jù)不同放入能力來選擇合適的土壤層：自生植物的根部也能收集水和養(yǎng)分低洼地及滯留池區(qū)域：貯留流出水進(jìn)行處理沙石層：減緩流出，使其擴散。防止植栽土壤變成

無氣狀態(tài)土壤滲透作用的應(yīng)用2021/5/918綠色屋頂

綠色屋頂也稱種植屋面、屋頂綠化等，根據(jù)種植基質(zhì)深度和景觀復(fù)雜程度，綠色屋頂又分為簡單式和花園式，基質(zhì)深度根據(jù)植物需求及屋頂荷載確定，簡單式綠色屋頂?shù)幕|(zhì)深度一般不大于150mm，花園式綠色屋頂在種植喬木時基質(zhì)深度可超過600mm。綠色屋頂可有效減少屋面徑流總量和徑流污染負(fù)荷，具有節(jié)能減排的作用，但對屋頂荷載、防水、坡度、空間條件等有嚴(yán)格要求。土壤滲透作用的應(yīng)用2021/5/919植草溝

植草溝是指有植被覆蓋，呈線性布局，用以輸送雨水徑流并控制流量與提升水質(zhì)的造景設(shè)施。雨水徑流在草溝流動，通過植被與底層土壤過濾和滲透，能有效去除徑流中多數(shù)的顆粒懸浮物與部分污染物。植草溝可以鋪設(shè)在公路旁代替排水明渠，也可以在兩個雨水管理設(shè)備之間作為傳輸渠道。其作用與綠色屋頂類似：徑流傳輸與洪峰削弱，同時還可以起到徑流凈化的作用。土壤滲透作用的應(yīng)用2021/5/920項目總結(jié)

通過進(jìn)行土壤滲透率實驗，我們得出了幾個影響土壤滲透作用的因素，而土壤滲透作用在海綿城市的“滯、蓄、排”方面有著十分重要的意義。我們可以通過種植不同綠化植物改善提高城市土壤滲透作用，同時也可以通過更精確地計算研究出滲透作用良好的人造土壤。植被的設(shè)置和人造土壤的使用都可以在以上海綿城市建設(shè)的例子中（如雨水花園、植草溝等）起到提高滲透、過濾、凈化質(zhì)量的作用。在城市內(nèi)澇十分嚴(yán)重的今天，海綿城市的建設(shè)是十分有必要的，而我們進(jìn)行的這一個小實驗就是海綿城市建設(shè)的一個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。2021/5/921個人體會

及對本項目的相關(guān)建議

這次綜合項目是很多組員上大學(xué)以來第一次參加的有研究方向的實驗探究活動，組員們相互溝通確定了選題，并在討論中細(xì)致規(guī)范了實驗操作的細(xì)節(jié)，減少了因暑期不在同一地區(qū)而造成的諸多實驗誤差。項目主要分為兩部分：實驗的操作與數(shù)據(jù)的整合分析。而我們組通過分組分工的方式，合理安排假期時間，較好的完成了這兩部分的工作，并通過分工合作，完成了這份綜合項目報告?？梢哉f，每一個人都參與到了項目當(dāng)中，并且是項目完成不可或缺的一員。

通過這次綜合項目所選擇的土壤滲透率實驗，我們一起掌握了簡單測量土壤滲透率的方法，并在項目進(jìn)行的過程中通過查找資料學(xué)習(xí)了許多相關(guān)知識，例如：影響土壤滲透率的因素，土壤滲透率在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用等。同時，經(jīng)過反思，我們也認(rèn)識到了項目過程中的不足：實驗方法較為簡單；所使用工具不能更為精準(zhǔn)的統(tǒng)一；實驗數(shù)據(jù)數(shù)量有限，因而誤差較大，不能更好的反映廣泛情況。對于本次項目的最終成果，唯一不足的是沒能將全國各地的氣候、土壤、植被環(huán)境與實驗數(shù)據(jù)很好的結(jié)合起來，從而得到一套更為詳細(xì)，系統(tǒng)的結(jié)論。

總體來講，通過這次實驗，鍛煉了大家思考、解決問題的能力，并提高了動手能力，為以后相關(guān)知識的學(xué)習(xí)研究打下了基礎(chǔ)。12021/5/922個人體會

及對本項目的相關(guān)建議

由于人力資源不充足，本次實驗樣本不夠多，不能準(zhǔn)確反映土壤狀況。建議在固定地點進(jìn)行多次實驗，取平均值作為實驗數(shù)據(jù)，減少實驗誤差。另一方面所選用可樂桶作為實驗器材，材料略軟，不方便壓入土壤中，建議改進(jìn)實驗器材，使用更為堅硬的容器做實驗，例如易拉罐。