Твердая фаза и поровое пространство почв. Аппроксимация ОГХ. Уравнения ван Генухтена, Брукса и Кори

1. Твердая фаза и поровое пространство почв

Профильный курс для студентов
IV курса
Итоговая аттестация – экзамен

2. АППРКСИМАЦИЯ ОГХ. Уравнения ван Генухтена, Брукса и Кори

3. Аппроксимация ОГХ и функции влагопроводности

1-1/n
æ
ö
q - qr
1
= Se = ç
n ÷
qs - qr
è 1 + (a × P) ø
- уравнение ван Генухтена для описания ОГХ (1980)
- но есть много других уравнений: Брукс и Кори
Рассчитывают педотрансферные функции,
как эмпирические зависимости параметров
аппроксимации (n, α) от фундаментальных свойств почв

4. Уравнение Брукса и Кори (1964)

1
-n
ì
a × Pдля
KР L к - с £ к -c
ï
q - qr ï
a
Se =
=í
1
qs - qr ï
1K для O Рк -с ³ ïî
a

5. Коэффициент влагопроводности или ненасыщенная гидравлическая проводимость

6. Уравнение Генухтена-Муалема

• В этом уравнении участвуют параметры
уравнения ван Генухтена для ОГХ и
коэффициент фильтрации
1
é æ
ö
l
m
K ( Pк -с ) = K s × Se ê1 - ç 1 - Se ÷
êë è
ø
m 2
ù
ú , 0<m<1
úû

7. Следующая тема:

«ДВИЖЕНИЕ
РАСТВОРИМЫХ
ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ»
Задача на спецпрактикуме

8. Движение растворимых веществ в почве

• Уравнение неразрывности
• Понятие о «выходных кривых»
• Конвективно-диффузионное уравнение
переноса.
• Основные параметры солепереноса в почве

9. Конвективный перенос веществ

C0
Конвективный перенос
веществ
H O
2
êîíâåêöèÿ
Ci
C0
t

10. Вывод уравнения неразрывности

qñâõ
Q - Qс =z S × ×
вх
c
Qâõ
ñ
.
c
Qâûõ
ñ
qâûõ
ñ
Q
c
q =
c t × S
Qc = qc × t × S
S
z
вых
c
qcвх t × S - qcвых t × S = c z × S
qc = qcвх - qcвых
qc c
=
z t
Размерности равны
ил
и
моль
см2сут × см
¶qc ¶c
=
¶z
¶t

11. Уравнение неразрывности

¶q c ¶c
=
¶z
¶t
«Изменение потока солей в
рассматриваемой толще колонки
пропорционально изменению
концентрации солей во времени»

12. Гидродинамическая дисперсия и диффузия

à)
Гидродинамическая
дисперсия
и
á)
диффузия
C
i
C0
ãèäðîäèñïåðñèÿ
t
D = Dэфф + Dh
*
¶ c
qc = - D
¶z 2
*
2

13. Явление гидродинамической дисперсии (по Holzbecher,1998)

14. Итак, дисперсионно-диффузионная составляющая:

Итак, дисперсионнодиффузионная составляющая:
¶c
qc = - D
2
¶
z
*
*
Где
D
2
-Коэффициент гидродинамической
диффузии

15. Движение в почве с учетом диффузии

à)
Движение в почве сá)учетом
C
диффузии
i
äèôôóçèÿ
C0
t
¶ c
¶c
q c = - Dm 2 + v ×
¶z
¶z
2

16. Понятие о «выходных кривых»

17. Выходные кривые

Выходные
кривыевремя,
Такт (син. - относительное
безразмерн.), Т –
количество смен порового раствора при фильтрации в
рассматриваемой колонке почвы.
Выходная кривая – изменения относительной
концентрации вещества-метки
с
i
c0
на нижней границе фильтрующей колонки в
зависимости от тактов (T) при резкой подаче
вещества-метки на верхнюю границу фильтрующей
колонки

18. Выходные кривые для различных веществ

îòí.êîíö.
à)
á)
1
îòí.êîíö.
Tt
â)
1
Tt
ã)
1
Tt
1
2
Tt

19. Выходная кривая для анионов

îòí.êîíö.
1
Tt

20. Основные параметры переноса солей

• D* - гидродинамическая диффузия
• * - влажность нерастворяющего
объема (при движении анионов)
• Ксорбции – константа или константа
распределения (при движении
сорбирующихся веществ)

21. Основные параметры переноса солей

• D* - гидродинамическая диффузия
• * - влажность нерастворяющего
объема (при движении анионов)
• Ксорбции – константа или константа
распределения (при движении
сорбирующихся веществ)

22. Программа по расчету D*