8 месяцев назад
Нету коментариев

Очень важным свойством почвы является ее водо­проницаемость. Водопроницаемостью почвы мы называем способность последней впитывать и затем фильтровать влагу. От водопроницаемости зависит та доля дождевых или талых вод, которая поступит в почву и может быть в дальнейшем использована растениями.

Просачивающаяся гравитационная влага появляется в почве после того, как на поверхность почвы начинает по­ступать жидкая влага в форме дождевых, талых, павод­ковых или оросительных вод. Судьба этих вод может быть различной. Часть их испаряется, в атмосферу, часть стекает по поверхности почвы под уклон, некоторое коли­чество влаги просачивается в почвенную толщу.

Возможность и интенсивность поступления жидкой влаги в почву определяется водопроницаемостью послед­ней, а сам процесс ее поступления в почву называется впитыванием воды в почву или поглощением воды почвой.

Водопроницаемость почвы зависит непосредственно от величины порозности почвы и, самое главное, от размера пор. Чем выше порозность и чем крупнее поры, тем водо­проницаемость будет больше. Для грунтов и почв песча­ных и гравелистых, бесструктурных, водопроницаемость зависит почти исключительно от их механического соста­ва и сложения, поскольку размер пор определяется раз­мером частиц и плотностью их укладки. Для грунтов и почв, обладающих структурой, последняя (имея в виду водопрочные агрегаты) будет оказывать решающее влия­ние на водопроницаемость. Поскольку межагрегатные по­ры всегда крупнее внутриагрегатных, водопроницаемость будет определяться преимущественно числом и размером межагрегатных пор. Поэтому естественно, что водопрони­цаемость почвы, помимо ее природных свойств, в широких пределах зависит также от культурного состояния и от . агротехники.

Из других факторов, оказывающих влияние на водо­проницаемость, следует указать на присутствие в почве защемленного воздуха, изолированные пузырьки которого занимают отдельные поры или системы пор, через которые вода просачиваться не может.

Существенное влияние на водопроницаемость оказы­вает наличие в почве крупных промежутков (трещин, хо­дов червей, корневых ходов, кротовин), а также харак­тер растительности.

Водопроницаемость почвы уменьшается при замерза­нии почвы или, точнее, при замерзании содержащейся в почве влаги. Чем выше влажность почвы, тем ниже ее во­допроницаемость при замерзании. Сильно увлажненная за­мерзшая вода теряет свою водопроницаемость полностью.

Если влага поступает в более или менее сухую почву, то водопроницаемость вначале бывает довольно высокой, а затем быстро уменьшается. Особенно резко это быва­ет выражено в почвах и грунтах суглинистого и глинистого механического состава. Уменьшение водопроницае­мости в процессе просачивания зависит от того, что поч­ва насыщается влагой, от набухания почвенных коллои­дов, которое ведет к сужению пор, от разрушения в не­которых случаях структурных отдельностей и т. д.

Такое уменьше­ние водопроницае­мости по мере на­сыщения почвы вла­гой показано на рис. 32. На оси ор­динат нанесены ве­личины водопрони­цаемости в мм/час, а на оси абсцисс — часы от начала опы­та. Через три часа водопроницаемость снизилась в 10 раз (с 50 мм/час до 5 мм/час), после че­го она меняется уже мало. Этот момент обычно совпадает с полным насыщением почвы во­дой — окончанием впитывания воды — первым этапом процесса поступления влаги в почву, и началом второго этапа — чисто фильтрационного процесса сквозь почву, насыщенную влагой. Начиная с этого момента, водопро­ницаемость почвы может характеризоваться постоянной величиной — коэффициентом фильтрации (К). Необхо­димо указать, что только что изложенное разграничение процесса поступления влаги в почву на два этапа являет­ся несколько условным. С одной стороны, фильтрация влаги в нижние слои почвы может начаться и тогда, когда верхние слои еще не вполне насыщены влагой. С дру­гой — фильтрация может происходить и вообще через почву, не насыщенную влагой, в особенности при ее лег­ком механическом составе.

Изменение водопроницаемости почвы с течением времени

Изменение водопроницаемости почвы с течением времени

Поясним, что представляет собой величина К. Водопроницаемость почвы при впитывании, когда процесс насыщения почвы водой еще не закончился, при­нято выражать в ммводного слоя в единицу времени, например, в мм/мин или мм/час. Когда мы говорим, что водопроницаемость почвы за тот или иной промежуток времени равна, скажем, 10 мм/час, то это значит, что за часовой промежуток времени в почву впитался слой воды толщиной 10 мм. Нетрудно видеть, что водопроницае­мость, выраженная таким образом, имеет размерность скорости (длина, деленная на время). И действительно, это есть та скорость, с которой понижается уровень воды, находящейся над поверхностью почвы и впитывающейся в почву.

По окончании впитывания и после начала фильтрации движение воды в почве начинает подчиняться закону Дарси о движении жидкости через пористые среды. Этот закон математически выражается формулой

F_031

где Q — объем воды, просочившейся в единицу времени,

h — падение напора, или разность уровней воды в двух точках потока,

l — расстояние между этими двумя точками (длина пути просачивания воды),

w — площадь поперечного сечения потока,

К — коэффициент фильтрации, постоянная величина, зависящая от свойств фильтрующей среды.

К выражается обычно в см/сек, т. е., как и водопрони­цаемость, имеет размерность скорости. Однако это не истинная скорость просачивания воды через почву или грунт, а фиктивная, относящаяся ко всему поперечному сечению почвы или грунта, через которое происходит фильтрация, или просачивание. А так как свободная порозность составляет лишь часть этого сечения, то истин­ная скорость движения воды V будет, очевидно, больше. Эту скорость иногда вычисляют как частное от деления К на порозность:

F_032

Однако такой способ расчета применим для почв и грунтов лишь крупнозернистых — гравелистых и песча­ных. Что же касается почв и грунтов суглинистых и гли­нистых, то для них знаменатель дроби должен представ­лять не общую порозность П, а лишь активную, действу­ющую, т. е. ту часть порозности, которая не занята связанной водой. Точных методов определения действующей ча­сти порозности мы пока не имеем.

При впитывании и в дальнейшем водопроницаемость можно выражать временем, которое необходимо для того, чтобы в почву впиталась определенная норма воды, на­пример.100 мм. Такая характеристика тоже удобна, но она не дает представления об изменении водопроницае­мости почвы во времени, которое дается кривой на рис. 31.

Водопроницаемость в сильной степени зависит от ме­ханического и агрегатного состава почвы, а так как и тот и другой могут значительно изменяться в пределах поч­венного профиля, то так же сильно по профилю может изменяться и водопроницаемость. На рис. 33 изображено изменение по профилю водопроницаемости дерновосред­неподзолистой почвы (слева) и мощного тучного черно­зема (справа). В дерновосреднеподзолистой почве при переходе от верхних почвенных слоев к подстилающей по­роде водопроницаемость уменьшается почти в 100 раз (с 71 мм/сутки до 0,8 мм/сутки). Водопроницаемость поч­венной толщи в целом, состоящей из нескольких горизон­тов с разной водопроницаемостью, определяется водо­проницаемостью горизонта с наименьшим значением.

Схематическое изображение изменения водопроницаемости

Схематическое изображение изменения водопроницаемости

Водопроницаемость обладает значительной изменчи­востью и в пространстве. На рис. 34 изображены результаты исследований Н. А. Качинского над проникновением влаги длительного дождя в сухую тяжелосуглинистую подзолистую почву. В верхней части рисунка дан верти­кальный разрез почвенной толщи, а в нижней — три го­ризонтальных разреза на глубине 1 см, 10 см и 18 см. Промоченные участки почвы заштрихованы двойной штриховкой. Этот рисунок отчетливо показывает, что просачивание влаги в почву идет очень неравномерно. В первую очередь она просачивается по трещинам (ходам червей, кротов, ходам корней и т. д.) и лишь позднее, рас­сасываясь в стороны, вода более равномерно смачивает почвенную толщу.

Неравномерность проникновения дождевой воды

Неравномерность проникновения дождевой воды

comments powered by HyperComments