水文学原理 第五章 土壤水.ppt

第五章 土壤水？——为下渗做准备 第五章 土壤水 5.1 土壤的水理特性 5.2 土壤水分的作用力及土壤水分存在形式 5.3 土壤水的水力特性 5.4 土壤水运动的基本方程 5.5 土壤水的测量 重点和难点 土壤水理特性表示方法 土壤水分存在形式及对应的受力 土壤含水量和土壤水分常数 土水势的构成（基质势、溶质势、压力势、重力势）和概念 土壤水分特征曲线，了解土壤水分滞后 土壤水流连续方程 饱和土壤水运动方程 非饱和土壤水流的基本微分方程 非饱和土壤水分扩散方程（理查兹方程） 5.1.1 土壤是多相、多孔的介质 5.1.2 土壤三相组成——固相基质 土壤矿物质颗粒和有机质颗粒构成固体骨架， 称为土壤基质（ soil matrix）。 矿物颗粒的化学组成 5.1.2 土壤的三相组成——液相 5.1.2 土壤的三相组成——气相——孔隙 5.1.2 土壤中各相的体积与质量构成 5.1.3 土壤颗粒大小 土壤质地 5.1.3 土壤质地——土壤结构 土壤质地与地形对应的空间分布 土壤团聚体—— soil aggregates 5.1.3 土壤团聚体 土壤结构(soil structure) 土壤固相颗粒很少呈单粒存在，土壤矿物颗粒与有机质颗粒相互作用，聚积形成大小不同、形状各异的团聚体(aggregate)。 这些团聚体的组合排列称为土壤结构，土壤结构是成土过程的产物。 不同的土壤及其发生层都具有一定的土壤结构。 5.1.4 土壤物理常用指标 5.1.4 土壤物理常用指标-1 土壤中固体物质重量与同体积水的重量比。 5.1.4 土壤物理常用指标-2 土壤孔隙所占总体积与固体物质所占体积之比 5.2 土壤水分的作用力及土壤水分存在形式 水分一旦进入土体孔隙网络中，就受到 土壤颗粒吸附力、 土壤空隙网络内水—气界面的表面张力、 重力、毛细力的作用。 还受到渗透压力、粘滞力、大气压力的作用（忽略）。 5.2.1 进入土壤的水分受到的力 1 重力 土壤水分在地球重力场中受到的地球引力。 赋存在非毛细空隙（土壤大孔隙或通气孔隙） 中的水分主要受到重力的作用。 2 分子吸附力（ Adhesion force） 2 分子吸附力大小 3 内力——内聚力（cohesive force ） 4 毛细力 土壤孔隙中 水分和空气的界面为弯液面， 在这个弯液面下的毛管水 承受着一种张力，即毛细力。 5.2.2 土壤水分存在的形式 束缚水（结合水） 1.束缚水（结合水） 依靠分子吸附力，吸附在土壤颗粒表面的一层水膜 2.毛管水 由于毛管力作用而赋存在土壤毛管网络内的水分 毛细上升水 毛管悬着水 毛细上升水（有一个凹形液面） 潜水位以下自由重力水 在毛管力作用下 上升进入土壤毛细网络的水分 毛管悬着水（有上凹形液面与下凸形液面） 田间持水量（最大毛管悬着水量） 最大毛管悬着水量与产流 当土壤水含量 超过最大毛管悬着水量之后， 也就是毛细管网络恰好充满水后， 则后续下渗补给的土壤水分 不能被毛细管再吸持保留， 多余的水分就在重力的作用下， 向深层土壤渗漏——是蓄满产流的理论基础。 3.重力水 赋存在土壤非毛管孔隙中， 在重力作用下自由移动，可传递水压，驱动水分流动。 5.2.3 土壤含水量(soil water content)指标 土壤中水的质量与土颗粒总质量之比，可大于1.0 土壤水分常数 5.2.4 土壤水分常数 1.最大吸湿水量及其测定方法（完全不能为植物利用 ） 2.最大分子持水量（植物很难利用） 3.凋萎含水量 4.田间持水量（田间含水量） 田间含水量是蓄满产流理论的基础 田间持水量测量 5.毛管断裂含水量——又称临界含水量 5.3 土壤水的水力特性 是土壤水分在各种作用力下（或各土水分势作用下）的 综合表现。 引入“水势”概念 这个引进的“概念”应该能定性描述土壤水分 处于何种强度的束缚状态或能量状态。 不同的束缚状态，或不同的能量状态， 可大致说明土壤水分在孔隙网络内移动的趋势。 5.3.1 土壤水的能量状态＝势能＋动能 土壤孔隙内的水分流动速度很小， 可忽略土壤水的动能。 土水势概念（ soil water potential ） 基准面上纯水的水势为零 纯水是不以任何物理或化学的方式与任何物质结合的水， 完全是自由水。 5.3.2 为何不饱和土壤的土水势为负值 ? 土水势单位 土壤水分被土颗粒吸附和毛细管束缚