土壤含水率：关键水文学发现

土壤中所含水分的数量不仅与土壤特性密切相关，同时也受到降雨、下渗、蒸发等水循环过程的影响。为了描述土壤水分的时空变化动态，通常引入土壤含水率概念。所谓土壤含水率就是表示某一单位土体中所含水分的数量，有时又称土壤含水量或土壤湿度。土壤含水率有多种表示方法，以下介绍常见的几种类型。

1.重量含水率

单位质量干土中所含有的水分数量，通常用θm表示，其计算公式为

式中　m湿——湿土的质量，g或kg；

m干——干土的重量，一般指在105℃条件下，在烘箱中烘干的土壤质量，g或kg。

由于重量含水率与土壤的容重（自然条件下单位体积土壤中的干土重量）有关，对于不同土壤来说，即使重量含水率相同，但由于容重不同，其含水率也不会相同。如两种土壤的重量含水率均为15%，其容重分别为1300kg/m3和1000kg/m3。则前者的含水率为后者含水率的1.3倍。因此，采用重量含水率时，很难在不同的土壤之间以及同一土壤不同空间进行含水率的对比，这在水文计算中是很不方便的。

2.体积含水率

单位体积土壤中所含有的水分数量，通常用θv表示，计算公式为

式中　V水——土壤水分所占的体积，m3；

V——土壤的体积，m3。

重量含水率与体积含水率之间的关系为(www.xing528.com)

式中　γ0——土壤的干容重，即单位体积土壤中干土的重量，以kg/m3计。

体积含水率可以直接算出土壤中所含水量的容积，因此常用于水文计算中。

3.水层深度

在实际工作中，为了便于同降雨、蒸发、径流量进行比较并参与水量平衡计算，一般以一定深度土层中所含的水层深度来表示土壤所含水量，称为土壤蓄水量。具体表达式为

式中　h——土壤含水量，以mm计；

H——土层厚度。

4.土壤含水量的常用监测方法

称量法，也称烘干法，是唯一可以直接测量土壤水分的方法，也是目前国际上的标准方法。用土钻采取土样，在天平上称量含水土样的质量，记为M，然后将土样放入烘箱，在温度105℃下烘6～8h至质量恒定，取出称量烘干土样的质量，记为Ms，二者之差（MMs）即为土壤含水量，即可计算出重量含水率以及体积含水率。

土壤含水率常用的监测方法还有张力计法、电阻法、中子法、γ射线法、驻波比法、时域反射法及光学法等，但都是间接测量方法。其测量原理是土壤含水率与测量仪器感应到的力学、电磁学、辐射学等有关物理量有对应关系，只要事前率定好土壤含水率与物理量数值变化的关系，就可以通过测量仪器所显示的物理量即可推算出土壤含水率。