Твердая фаза и поровое пространство почв. Основная гидрофизическая характеристика

1. Твердая фаза и поровое пространство почв

Профильный курс для студентов
IV курса
Итоговая аттестация – экзамен

2. Следующая тема

Основная
гидрофизическая
характеристика
(ОГХ)

3. ОСНОВНАЯ ГИДРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА (ОГХ)

• ОГХ. Основные области и характерные точки.
Зависимость от свойств почв.
• Использование ОГХ для расчетов:
▫ Распределения пор по размерам
▫ почвенно-гидрологических констант
▫ Движения влаги в почве (хроноизобары)
• Гистерезис ОГХ
• Методы определения ОГХ
• Педотрансферные функции

4. Характерные области ОГХ

pF
êðèâàÿ
ñî ðáöèè
6
ñî ðáöèî í í àÿ
î áëàñòü
P/ P 0
5
1
ï ëåí î ÷í î êàï èëëÿðí àÿ
4
3
2
1
êàï èëëÿðí àÿ
î áëàñòü
äàâëåí èå
âõî äà âî çäóõà, Ðá
min
î áëàñòü
í àñû ù åí èÿ
0
, %

5. Изменение ОГХ для почв различного гранулометрического состава

Изменение ОГХ для почв
различного
pF
гранулометрического состава
ñóãëèíîê
òîíêèå
ñðåäíèå
òîëñòûå
ãëèíà
а
ин
гл
ок
ин
гл
к
су
со
пе
ïåñîê
W

6. Изменение ОГХ при уплотнении

pF
óï ëî òí åí èå
W

7. Изменение ОГХ при изменении минералогического состава

pF
ì èí åðàëî ãè÷åñêèé
ñî ñòàâ
W

8. Изменение ОГХ при осолонцевании почв

pF
W

9. Изменение ОГХ при засолении почв

pF
W

10. Использование ОГХ для расчета распределения пор по размерам

a)
P m ,
ñì .âä.ñò
P4
P3
P2
P1
0
ñì 3/ ñì
r2
r1
á)
Vï î ð,
ñì 3/ ñì
3
r4
r3
3

11. АППРКСММАЦИЯ ОГХ. Уравнения ван Генухтена, Брукса и Кори

12. Аппроксимация ОГХ и функции влагопроводности

1-1/n
æ
ö
- r
1
= Se = ç
n ÷
s - r
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

13. Уравнение Брукса и Кори (1964)

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

14. Коэффициент влагопроводности или ненасыщенная гидравлическая проводимость

15. 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 1 - ç 1 - Se ÷
ë è
ø
m 2
ù
ú , 0<m<1
úû

16. Для описании гидрологии почв в настоящее время достаточно экспериментально определить:

• Основную гидрофизическую
характеристику
• Ненасыщенную
гидравлическую проводимость

17. Использование ОГХ для определения гидрологических констант

Какие константы мы знаем?

18.

W
WМАВ
(Wm )e
Wa
pF
Wm
7
(Wm)e
Wi
капиллярная
конденсация
полимолекулярный слой
мономолекулярный
слой
0.35
0.05
0.8
1
P/P0
6
5
МГ
4
ВЗ
НВ
капиллярная
3
2
КВ
1
гравитационная
W

19.

pF
7
6
5
ВЗ
4
НВ
3
2
1
песчаная
суглинистая
W

20.

21. 5. Педотрансферные функции

22. Педотрансферные функции

Педотрансферными
функциями
в
современном
почвоведении
называют
зависимости,
позволяющие
рассчитывать
основную гидрофизическую характеристику
(ОГХ) по традиционным, базовым свойствам
почв ( по гранулометрическому составу,
плотности почвы. содержанию органического
углерода и пр.).

23. Пример педотрансферной функции

Пример педотрансферной
• Влажность при pF=4.12 (влажность
функции
завядания)
Q pF =4.12 = 1.23 + 0.369(физглина
.
) + 0.947(содуглерода
.
)
• Влажность при pF=2.5 (влажность при НВ)
QpF =2.52 = 7.21 + 0.771(физглина
.
) + 13.45(содуглерода
.
)

24. Для получения педотрансферных функций необходимо:

• Большой банк
данных по ОГХ и физическим
свойствам, чтобы получить эмпирические
зависимости;
• Выбрать способ построения (математический
аппарат) ПТФ для расчета ОГХ по свойствам
почвы

25. ДВИЖЕНИЕ ВЛАГИ В НАСЫЩЕННОЙ ПОЧВЕ (ФИЛЬТРАЦИЯ)

ДВИЖЕНИЕ ВЛАГИ В
НАСЫЩЕННОЙ ПОЧВЕ
• Закон Дарси
(ФИЛЬТРАЦИЯ)
Виды фильтрации
Отклонения от закона Дарси
Водороницаемость: впитывание+фильтрация
Коэффициент впитывания и фильтрации