8 месяцев назад
Нету коментариев

Говоря о свободной гравитационной влаге, мы отме­чали ее способность стекать под действием гидравличе­ского напора, образующегося при уклоне зеркала грунто­вых или почвенно-грунтовых вод.

В связи с этим необходимо остановиться еще на од­ном водном свойстве почв и грунтов, называемом водо­отдачей. Если уровень почвенных или грунтовых вод понижается, то из той части водоносного слоя, кото­рая в результате этого окажется расположенной выше уровня этих вод, вытекает некоторое количество воды. Способность почвы или грунта отдавать гравитационную влагу путем стекания называется водоотдачей. Водоот­дача может быть охарактеризована количественно. Ее исчисляют для какого-либо определенного слоя почвы или грунта. Количество стекающей воды является пере­менной величиной. Величина эта возрастает до известно­го предела по мере понижения уровня почвенных или грунтовых вод. Максимальная величина водоотдачи дан­ного слоя равна разности между полной влагоемкостью (ПВ) и наименьшей влагоемкостью почвы (НВ), так как первая из них характеризует собой наибольшее количе­ство воды, которое может содержаться в данном слое при его полном насыщении, а вторая — количество влаги, ко­торое остается в этом слое после стекания всей свобод­ной гравитационной воды и может длительно в нем удер­живаться.

Таким образом, максимальная величина водоотдачи (МВО) будет равна:

МВО = ПВ — НВ.

Однако фактическая величина максимальной водоот­дачи обычно несколько меньше расчетной, так как пол­ное насыщение почвы или грунта до полной влагоем­кости в природе наблюдается не часто, ибо в почвенной или грунтовой толще практически всегда остается то или иное количество защемленного воздуха.

Своей максимальной величины водоотдача данного слоя почвы или грунта достигает тогда, когда грунтовые или почвенные воды полностью уходят из этого слоя и он оказывается расположенным над верхней границей ка­пиллярной каймы. Если же уровень вод остановится где-то в промежуточном положении, т. е. когда данный слой почвы окажется в пределах капиллярной каймы, водоот­дача в этом случае будет меньше и окажется равной:

ВО = ПВ — KB,

где KB — величина капиллярной влагоемкости слоя при данном его положении над зеркалом грунтовых или почвенно-грунтовых вод. Чем ниже опускается зеркало вод, тем меньше капиллярная влагоемкость почвы и тем ближе будет подходить водоотдача слоя к своему макси­мальному значению.

Сказанное можно иллюстрировать следующей схемой (рис. 31).

Соотношение между полной, капиллярной и наименьшей влагоемкостями и водоотдачей

Соотношение между полной, капиллярной и наименьшей влагоемкостями и водоотдачей

На рисунке изображено обычное распределение влаж­ности в почвенно-грунтовой толще, расположенной над уровнем почвенных или грунтовых вод. Количествен­ные показатели взяты для песчаной толщи. По оси абсцисс отложена влажность в процентах от объема почвы или грунта, а по оси ординат — глубина залегания слоя. 0, IIIIIIIV… VIII— элементарные почвенные слои; они предполагаются настолько тонкими, что в пределах каждого слоя капиллярную влагоемкость можно считать постоянной. Возьмем один из таких слоев, находящийся в начальный момент непосредственно под уровнем грун­товых вод в положении 0. Этот слой полностью насыщен влагой, и его объемная влажность в данном примере рав­на 40%. Допустим, что уровень почвенных вод постепен­но понижается и наш элементарный слой почвы оказы­вается по отношению к этому уровню поочередно в поло­жениях IIIIIIIV… VIIIВлажность этого слоя, по мере опускания капиллярной каймы, будет постепенно умень­шаться, так как будет уменьшаться его капиллярная вла­гоемкость, переменная величина которой изображена в нижней части рисунка пунктирной стрелкой. Количество воды, которое будет вытекать из данного элементарного слоя — его водоотдача,— изображено на рисунке зачернен­ной частью элементарного слоя; заштрихованная часть слоя соответствует его капиллярной влагоемкости при данном его положении. Водоотдача постепенно возра­стает до тех пор, пока элементарный слой окажется в по­ложении VIIIкогда капиллярная кайма будет находить­ся под ним. Влажность слоя в этот момент упадет до наименьшей влагоемкости, а водоотдача достигнет свое­го максимального значения: ПВ — НВ.

В соответствии с полной и наименьшей влагоемкостя­ми, присущими различным почвам и грунтам, величины максимальной водоотдачи варьируют от 25—30% объема почвы в песках до 3—6% в лёссовидных породах и едва достигают десятых долей процента в тяжелых гли­нистых породах.

В почвенных толщах, особенно в верхних почвенных горизонтах, вследствие высокой их общей порозности, а следовательно, и высокой полной влагоемкости, макси­мальная водоотдача может быть довольно значительной. На приводимых ниже рисунках 37—41 в графической форме изображены водные свойства нескольких почб. Максимальная водоотдача на этих рисунках соответствует порозности аэрации.

До сих пор рассматривалась водоотдача отдельного элементарного слоя почвы или грунта. Представляет ин­терес другой вопрос: какова будет общая, суммарная во­доотдача грунтовой или почвенной толщи при том или ином понижении уровня почвенно-грунтовых или грунто­вых вод? Для упрощения допустим, что почвенно-грунто­вая толща в отношении водных свойств однородна по профилю. При этом условии, отвечая на только что по­ставленный вопрос, мы можем различать два главных случая. Первый будет иметь место, если верхняя граница капиллярной каймы в первоначальном своем положении находится ниже дневной поверхности почвенно-грунто­вой толщи. В этом случае, при понижении зеркала вод, капиллярная кайма будет перемещаться вниз параллель­но самой себе, без изменения своей мощности и без изме­нения распределения влаги в пределах самой каймы не­зависимо от ее положения. Водоотдача (МВО) будет ма­ксимальной и выразится величиной:

F_030

где полная влагоемкость (ПВ) и наименьшая влагоем­кость (НВ) выражены в процентах от объема почвы, а глубина понижения зеркала вод (Г) — в сантиметрах.

Второй случай будет наблюдаться, если зеркало вод в своем исходном положении находится на меньшей глу­бине, чем наибольшая мощность капиллярной каймы. Водоотдача будет меньше своей максимальной величины вследствие того, что часть влаги будет задерживаться и расходоваться на создание капиллярной каймы. Только после того как капиллярная кайма оторвется от днев­ной поверхности, величина водоотдачи достигнет своего наибольшего значения.

Выше упоминалось еще об одном важном свойстве почвы — порозности аэрации. Это свойство не является, строго говоря, водным свойством, но оно тес­но связано с содержанием в почве влаги и поэтому целе­сообразно с ним познакомиться.

Порозностью аэрации называют ту часть почвенного порового пространства, которая заполнена воздухом. Эта величина является переменной, так как она находит­ся в обратной зависимости от влажности почвы, которая обладает значительной изменчивостью. Поры, освобож­дающиеся от влаги, заполняются воздухом, и наоборот.

Обозначим для данного слоя почвы порозность аэра­ции А, влажность почвы В; выразив обе эти величины в процентах от объема почвы, можно написать:

А + В = П, откуда А = П — В, где П — общая порозность почвы.

Максимальной величины порозность аэрации дости­гает в совершенно сухой почве, когда влажность почвы равна нулю и порозность аэрации равна общей порозности почвы. Однако порозность аэрации этой макси­мальной величины достигает в природе весьма редко, хотя в песчаных почвах и грунтах она может к ней при­ближаться.

При глубоком залегании грунтовых вод, когда влаж­ность почвы не может сколько-нибудь значительно пре­высить величину наименьшей влагоемкости, минималь­наяпорозность аэрации равна П — НВ (обе величины выражаются в процентах от объема почвы). При близ­ком залегании уровня почвенно-грунтовых вод минималь­ное значение А равно П — KB, где KB — капиллярная влагоемкость данного слоя при данной глубине почвенно-грунтовых вод.

comments powered by HyperComments