滤纸法（仍常用于岩土工程）是一种相对古老的间接测量土壤吸力（或水势）的方法。在这段视频中，Doug Cobos 博士解释了为什么滤纸法在吸力测量中会产生较大误差，以及您应该使用的替代方法。

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如何用滤纸法测量土壤吸力

滤纸法是一种测量土壤吸力或水势的古老方法，如今在岩土工程中仍被普遍使用。使用这种方法时，将一张滤纸与土壤样本一起密封在一个密闭容器中，然后让它们达到平衡。

工作原理如下。如果滤纸与土壤接触（图 2），那么它将与土壤的母吸力达到平衡。如果滤纸悬浮在土壤上方，那么土壤的总吸力就会在两者之间达到平衡。滤纸与土壤达到平衡后，将滤纸拿出来，先称湿重，再称干重，最后称干重，得出含水量。

一旦知道滤纸的含水量，就可以利用校准曲线推断出滤纸的吸力。这条校准曲线基本上就是滤纸的水分特性曲线。因此，这是一种间接测量土壤吸力的方法。

测量土壤吸力滤纸法的利弊

滤纸法既有优点也有缺点。以下是使用滤纸法的几个吸引人的方面：

滤纸法的优点

1. 这是一种成本低廉的技术：您只需要 Wattman 42 号滤纸、烤箱和一些密封容器就可以进行测量。
2. ASTM 标准 ASTM D 5298 描述了滤纸法：这是许多工程应用的重要要求。
3. 可测量从饱和到风干的所有土壤吸力：滤纸法可以测量从零吸力到空气干燥的所有吸力，因此可以涵盖自然界中可能遇到的所有土壤吸力。

滤纸法的缺点

尽管滤纸法有很多优点，但也有很大的缺点，使用这种方法风险很大。以下问题常常被忽视：

1. 土壤吸力测量可能存在较大误差：如果土壤样本和滤纸之间存在任何温差，都会对吸力测量造成很大误差。即使土样和滤纸之间的温差只有一度，土壤吸力测量的误差也会达到 8 兆帕。虽然在实际操作中，你永远不会想到会有一度的温差，但滤纸和样本之间十分之一甚至一百分之一的温差都是有可能的，而且事实上也很有可能。这是因为要创造真正的等温条件比人们想象的要困难得多。
2. 土壤吸力误差在较潮湿的土壤中会增大：为了让您了解这种误差有多大，如果您处于永久枯萎点，即 1.5 兆帕（或 4.2 PF）的吸力，土壤样本和滤纸之间仅 1/10 度的温差就会导致吸力测量误差达到 55%。吸力越大，误差就越大。1.5 兆帕是相对干燥的土壤。如果在潮湿的土壤中测量，则需要温度一致或温度稳定在 1/1,000 度以内，才能用这种方法准确测量土壤吸力。
3. ASTM 标准推荐的通用校准方法适用于不同批次的滤纸：滤纸法的另一个大问题是，ASTM 标准建议对多种类型和多个批次的滤纸进行通用校准。事实证明，这并不是从滤纸法中获得良好测量结果的有效方法。文献显示，不同批次甚至不同批量的同种滤纸的校准曲线并不相同。Bill Lycos 博士和 Ning Lu 博士发表了一篇论文（Likos，2002 年），比较了七个不同批次的 Wattman 42 号滤纸的校准差异。他们发现，要获得合理的精确度，需要对每个批次的滤纸进行单独校准。如果他们对所有这些不同批次的滤纸进行通用校准，最终会产生 95% 置信区间所包含的 25% 到 50% 的误差。

现代方法能更精确地测量土壤吸力

最重要的一点是，即使在完全等温的条件下（实际上几乎不可能实现），使用滤纸技术测量吸力时仍可能会出现 25% 到 50% 的误差。有一些现代方法在实践中要精确得多，也简单得多。滤纸 WP4C是一种快速简便的土壤吸力精确测量方法。这是一种基于基础物理学的经过验证的第一原理方法。它非常精确，可用于校准其他方法。访问我们的产品页面了解更多信息。

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参考资料

William J. Likos 和 Ning Lu。"测量土壤总吸力的滤纸技术"。Transportation research record1786, no：120-128.文章链接

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