ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 8783
Скачиваний: 18
Как
видно
из
приведенных
формул
,
поверхностное
давление
жидкости
за
-
висит
от
радиуса
искривленной
поверхности
жидкости
.
Чем
он
меньше
,
т
.
е
.
чем
уже
почвенные
капилляры
,
тем
давление
больше
.
В
капиллярах
с
вогнутым
мени
-
ском
как
бы
возникает
вакуум
,
который
и
поднимает
за
пленкой
столбик
воды
в
капилляре
.
Вода
обладает
свойством
хорошо
смачивать
твердые
тела
.
Поэтому
при
со
-
прикосновении
воды
с
почвенными
частицами
в
порах
-
капиллярах
образуются
мениски
тем
большей
кривизны
,
чем
меньше
диаметр
пор
.
Явление
смачивания
обуславливает
образование
в
почвах
только
вогнутых
менисков
,
так
как
при
взаимодействии
воды
с
твердой
фазой
энергия
выше
,
чем
между
молекулами
во
-
ды
.
При
погружении
капилляра
в
резервуар
с
водой
вода
под
действием
доба
-
вочного
давления
∆
Р
=
Р
1
-
Ро
подымается
на
такую
высоту
,
чтобы
уравновесить
си
-
лу
тяжести
,
т
.
е
.
ρ
gh=2
α
/R
,
откуда
h= 2
α
/Rg
ρ
;
иными
словами
высота
обратно
-
пропорциональна
радиусу
капилляра
.
В
почвах
менисковые
(
капиллярные
)
силы
начинают
проявляться
в
порах
с
диаметром
менее
8
мм
,
но
особенно
велика
их
сила
в
порах
с
диаметром
от
100
до
3
мкм
.
В
порах
крупнее
8
мм
капиллярные
свойства
не
выражены
,
так
как
сплош
-
ной
вогнутый
мениск
здесь
не
образуется
;
большая
часть
поверхности
остается
плоской
,
искривление
ее
наблюдается
только
у
стенок
.
Поры
же
мельче
3
мкм
за
-
полнены
в
основном
связанной
водой
,
и
мениски
здесь
также
не
образуются
.
Бо
-
лее
10
м
подъема
быть
не
может
еще
и
по
той
причине
,
что
этой
величине
соот
-
ветствует
атмосферное
давление
.
Скорость
капиллярного
поднятия
является
функцией
V=f*R/to.
Чем
выше
капиллярный
подъем
,
тем
меньше
его
скорость
(
за
счет
трения
о
стенки
капилляра
).
R,
мм
5
2
1
0,5
0,1
0,01
0,001
0,1
мкм
H,
мм
3
7
15
30
149
1,49
м
14,9
м
149
м
Система
пор
,
имеющихся
в
почвах
,
представляет
собой
сложную
мозаику
капилляров
самого
разного
сочетания
и
размеров
,
в
которых
образуются
мениски
различной
кривизны
.
В
результате
этого
в
почвах
существует
разность
давлений
не
только
под
мениском
и
плоской
поверхностью
пленки
натяжения
,
но
и
между
поверхностью
менисков
разной
кривизны
.
Разность
поверхностных
давлений
на
-
зывают
отрицательным
капиллярным
давлением
.
С
появлением
этого
давления
связывают
способность
почв
удерживать
оп
-
ределенное
количество
влаги
в
почве
и
подъем
воды
в
капиллярных
порах
.
Капиллярная
вода
по
физическому
состоянию
жидкая
.
Она
высокоподвиж
-
на
,
способна
обеспечить
восполнение
запасов
воды
в
поверхностном
горизонте
почвы
при
интенсивном
потреблении
ее
растениями
или
при
испарении
,
свободно
растворяет
вещества
и
перемещает
растворимые
соли
,
коллоиды
,
тонкие
суспен
-
зии
.
Все
мероприятия
,
направленные
на
сохранение
воды
в
почве
или
пополнение
ее
запасов
(
при
орошении
),
связаны
с
созданием
в
почве
запасов
именно
капил
-
лярной
воды
с
уменьшением
ее
расхода
на
физическое
испарение
.
Схема
развития
отрицательного
давления
под
вогнутыми
менисками
в
капиллярах
Капиллярная
вода
подразделяется
на
несколько
видов
:
капиллярно
-
подвешенную
,
капиллярно
-
подпертую
,
капиллярно
-
посаженную
.
Капиллярно
-
подвешенная
вода
заполняет
капиллярные
поры
при
увлаж
-
нении
почв
сверху
(
после
дождя
или
полива
).
При
этом
под
промоченным
слоем
всегда
имеется
сухой
слой
,
т
.
е
.
гидростатическая
связь
увлажненного
горизонта
с
постоянным
или
временным
горизонтом
подпочвенных
вод
отсутствует
.
Вода
,
находящаяся
в
промоченном
слое
,
как
бы
«
висит
»,
не
стекая
,
в
почвенной
толще
над
сухим
слоем
.
Поэтому
она
и
получила
название
подвешенной
.
В
природных
условиях
в
распределении
капиллярно
-
подвешенной
воды
по
профилю
почв
всегда
наблюдается
постепенное
уменьшение
влажности
с
глуби
-
ной
.
Подвешенная
вода
удерживается
в
почвах
достаточно
прочно
,
но
до
опре
-
деленного
предела
,
обусловленного
разностью
давлений
,
создаваемой
в
менисках
верхней
и
нижней
поверхностей
водного
слоя
.
Если
этот
предел
разницы
давле
-
ний
превышен
,
начинается
стекание
воды
.
Капиллярно
-
подвешенная
вода
может
передвигаться
как
в
нисходящем
направлении
,
так
и
вверх
,
в
направлении
испа
-
ряющейся
поверхности
.
При
активном
восходящем
движении
воды
в
почвах
близ
поверхности
происходит
накопление
веществ
,
содержащихся
в
растворенном
ви
-
де
в
почвенном
растворе
.
Засоление
почв
в
поверхностных
горизонтах
обязано
во
многом
данному
явлению
.
Происходит
это
в
том
случае
,
если
в
почвах
в
пределах
промачиваемого
с
поверхности
слоя
имеется
горизонт
скопления
легкораствори
-
мых
солей
или
если
полив
почв
осуществляется
минерализованными
водами
.
В
суглинистых
почвах
количество
капиллярно
-
подвешенной
воды
и
глуби
-
на
промачивания
почвы
за
счет
этой
формы
воды
могут
достигать
значительных
величин
(
табл
. 9.2).
В
песчаных
почвах
эти
показатели
значительно
ниже
.
Таблица
9.2
.
Распределение
капиллярно
-
подвешенной
воды
в
однород
-
ных
по
гранулометрическому
составу
грунтах
Влажность
(%)
на
различной
глубине
Грунт
0-10
10-20
20-30
30-40
40-50
50-60
60-70
Тяжелый
суглинок
40
39
35
34
33
32
31
Средний
суглинок
30
28
28
28
28
27
26
Супесь
24
23
22
21
20
17
15
Рис
. 9.2.
Водная
манжета
(
стыковая
вода
)
между
шарообразными
частицами
Капиллярно
-
подвешенная
вода
в
почвах
сохраняется
длительное
время
,
яв
-
ляясь
доступной
для
растений
.
Поэтому
эта
форма
воды
с
экологической
точки
зрения
представляет
особую
ценность
.
Скорость
передвижения
капиллярно
-
подвешенной
воды
к
поверхности
и
,
следовательно
,
скорость
ее
испарения
,
т
.
е
.
потери
воды
из
почвы
,
определяются
главным
образом
структурностью
почв
.
В
структурных
почвах
этот
процесс
идет
медленнее
и
вода
дольше
сохраняется
.
Од
-
ной
из
разновидностей
капиллярно
-
подвешенной
воды
,
встречающейся
главным
образом
в
песчаных
почвах
,
является
вода
стыковая
капиллярно
-
подвешенная
(
рис
. 20).
Возникновение
ее
в
почвах
легкого
механического
состава
обязано
то
-
му
,
что
в
этих
почвах
преобладают
поры
,
размер
которых
превышает
размер
ка
-
пилляров
.
В
данном
случае
вода
присутствует
в
почвах
в
виде
разобщенных
скоп
-
лений
в
местах
соприкосновения
—
стыка
твердых
частиц
в
форме
двояковогну
-
тых
линз
(«
манжеты
»),
удерживаемых
капиллярными
силами
.
Капиллярно
-
подпертая
вода
образуется
в
почвах
при
подъеме
воды
снизу
от
горизонта
грунтовых
вод
по
капиллярам
на
некоторую
высоту
,
т
.
е
.
это
вода
,
которая
содержится
в
слое
почвы
непосредственно
над
водоносным
горизонтом
и
гидравлически
с
ним
связана
,
подпираемая
водами
этого
горизонта
.
Капиллярно
-
подпертая
вода
встречается
в
почвенной
-
грунтовой
толще
лю
-
бого
гранулометрического
состава
.
Слой
почвы
или
грунта
,
содержащий
капил
-
лярно
-
подпертую
воду
непосредственно
над
водоносным
горизонтом
,
называют
капиллярной
каймой
.
В
почвах
тяжелого
механического
состава
она
обычно
больше
(
от
2
до
6
м
),
чем
в
почвах
песчаных
(40—60
см
).
Содержание
воды
в
кайме
уменьшается
снизу
вверх
.
Изменение
влажности
в
песчаных
почвах
при
этом
происходит
более
резко
.
Мощность
капиллярной
каймы
при
равновесном
состоянии
воды
характеризует
водоподъемную
способность
почвы
.
Капиллярно
-
посаженная
вода
(
подперто
-
подвешенная
)
образуется
в
слои
-
стой
почвенно
-
грунтовой
толще
,
в
мелкозернистом
слое
при
подстилании
его
слоем
более
крупнозернистым
,
над
границей
смены
этих
слоев
.
В
слоистой
толще
из
-
за
изменения
размеров
капилляров
на
поверхности
раздела
тонко
-
и
грубодис
-
персных
горизонтов
возникают
дополнительные
нижние
мениски
,
что
способст
-
вует
удержанию
некоторого
количества
капиллярной
воды
,
которая
как
бы
«
по
-
сажена
»
на
эти
мениски
.
Поэтому
в
слоистой
толще
распределение
капиллярной
воды
имеет
свои
особенности
.
Так
,
на
контакте
слоев
различного
гранулометрического
состава
на
-
блюдается
повышение
влажности
,
в
то
время
как
в
однородных
почвогрунтах
влажность
равномерно
убывает
либо
вниз
по
профилю
(
при
капиллярно
-
подве
-
шенной
воде
),
либо
вверх
по
профилю
(
при
капиллярно
-
подпертой
воде
).
Влаж
-
ность
слоистой
почвенно
-
грунтовой
толщи
при
прочих
равных
условиях
всегда
выше
влажности
толщи
однородной
.
Гравитационная
вода
.
Основным
признаком
свободной
гравитационной
воды
является
передвижение
ее
под
действием
силы
тяжести
,
т
.
е
.
она
находится
вне
влияния
сорбционных
и
капиллярных
сил
почвы
.
Для
нее
характерны
жидкое
состояние
,
высокая
растворяющая
способность
и
возможность
переносить
в
рас
-
творенном
состоянии
соли
,
коллоидные
растворы
,
тонкие
суспензии
.
Гравитаци
-
онную
воду
делят
на
просачивающуюся
гравитационную
и
воду
водоносных
го
-
ризонтов
(
подпертая
гравитационная
вода
).
Просачивающаяся
гравитационная
вода
передвигается
по
порам
и
трещи
-
нам
почвы
–
сверху
вниз
.
Появление
ее
связано
с
накоплением
в
почве
воды
,
пре
-
вышающей
удерживающую
силу
менисков
в
капиллярах
.
Вода
водоносных
горизонтов
—
это
грунтовые
,
почвенно
-
грунтовые
и
поч
-
венные
воды
(
почвенная
верховодка
),
насыщающие
почвенно
-
грунтовую
толщу
до
состояния
,
когда
все
поры
и
промежутки
в
почве
заполнены
водой
(
за
исклю
-
чением
пор
с
защемленным
воздухом
).
Эти
воды
могут
быть
либо
застойными
,
либо
,
при
наличии
разности
гидравлических
напоров
,
стекающими
в
направлении
уклона
водоупорного
горизонта
.
Удерживаются
они
вследствие
малой
водопро
-
ницаемости
подстилающих
грунтов
.
Присутствие
значительных
количеств
сво
-
бодной
гравитационной
воды
в
почве
—
явление
неблагоприятное
,
свидетельст
-
вующее
о
временном
или
постоянном
избыточном
увлажнении
,
что
способствует
созданию
в
почвах
анаэробной
обстановки
и
развитию
глеевого
процесса
.
Осуши
-
тельные
мелиорации
направлены
,
как
правило
,
на
уменьшение
запасов
свободной
гравитационной
воды
в
почвах
.
Разграничивая
содержащуюся
в
почве
воду
на
отдельные
категории
или
формы
в
зависимости
от
ее
фазового
состояния
и
природы
сил
,
удерживающих
ее
в
почве
(
сорбционные
,
капиллярные
,
сила
тяжести
),
необходимо
оговориться
,
что
любое
разделение
воды
является
условным
,
так
как
вода
в
почве
практически
на
-
ходится
одновременно
под
действием
нескольких
сил
с
преобладающим
влияни
-
ем
силы
какого
-
либо
одного
вида
,
и
,
говоря
о
действии
на
воду
сил
той
или
иной
природы
,
имеют
в
виду
их
преобладающее
влияние
.
Жидкая
и
парообразная
вода
в
почве
находится
под
действием
различных
природных
сил
:
сорбционных
,
капиллярных
,
осмотических
и
гравитационных
.
На
поверхности
раздела
твердой
фазы
и
жидкой
появляются
сорбционные
и
капил
-
лярные
силы
,
природа
которых
обусловлена
поверхностной
энергией
твердых
частиц
и
воды
.
Сорбция
–
поглощение
молекул
воды
твердой
фазой
.
Капилляр
-
ные
и
сорбционные
силы
противостоят
гравитационным
,
определяющим
нисхо
-
дящее
движение
влаги
.
Осмотические
силы
в
почве
обусловливаются
взаимодей
-
ствием
ионов
раствор
а
9.2.
Водоудерживающая
способность
и
влагоемкость
почвы
Водными
(
водно
-
физическими
,
гидрофизическими
)
свойствами
назы
-
вают
совокупность
свойств
почвы
,
которые
определяют
поведение
почвен
-
ной
воды
в
ее
толще
.
Наиболее
важными
водными
свойствами
являются
:
водо
-
удерживающая
способность
почвы
,
ее
влагоемкость
,
водоподъемная
способность
,
потенциал
почвенной
влаги
,
водопроницаемость
.
Водоудерживающая
способность
—
способность
почвы
удерживать
со
-
держащуюся
в
ней
воду
от
стекания
под
влиянием
силы
тяжести
.
Количественной
характеристикой
водоудерживающей
способности
почвы
является
ее
влагоем
-
кость
.
Влагоемкость
почвы
—
способность
поглощать
и
удерживать
определен
-
ное
количество
воды
.
В
зависимости
от
сил
,
удерживающих
воду
в
почве
,
и
усло
-
вий
ее
удержания
выделяют
следующие
виды
влагоемкости
,
которые
соответст
-
вуют
определенным
формам
воды
:
максимальную
адсорбционную
,
максималь
-
ную
молекулярную
,
капиллярную
,
наименьшую
или
полевую
и
полную
.
Максимальная
адсорбционная
влагоемкость
(
МАВ
)
—
наибольшее
ко
-
личество
воды
,
которое
может
быть
удержано
сорбционными
силами
на
поверх
-
ности
почвенных
частиц
.
Соответствует
прочносвязанной
(
адсорбированной
)
во
-