Кривая удержания воды

Эта статья может сбивать с толку или непонятна читателям . Помогите, пожалуйста, прояснить статью . На странице обсуждения может быть обсуждение этого вопроса . ( Сентябрь 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Кривая водоудержания для песка (Ss), ила или суглинка (Uu), или суглинка-ила или глины (Lu), а также глины или торфа (Tt).

Кривая влагоудержания - это взаимосвязь между содержанием воды θ и водным потенциалом почвы ψ. Эта кривая характерна для разных типов почв, а также называется характеристикой влажности почвы .

Он используется для прогнозирования запасов воды в почве, водоснабжения растений ( полевой емкости ) и устойчивости почвенных агрегатов . Благодаря гистерезисному эффекту заполнения и осушения пор водой можно различать разные кривые смачивания и сушки.

Общие характеристики кривой удержания воды можно увидеть на рисунке, на котором объемное содержание воды θ нанесено на график в зависимости от матричного потенциала . При потенциалах, близких к нулю, почва близка к насыщению, и вода удерживается в почве в основном за счет капиллярных сил. По мере уменьшения θ связывание воды становится сильнее, и при малых потенциалах (более отрицательных, приближающихся к точке увядания ) вода прочно связана в мельчайших порах, в точках контакта между зернами и в виде пленок, связанных адсорбционными силами вокруг частиц.${\ displaystyle \ Psi _ {m}}$

Песчаные почвы будут связаны в основном с капиллярным связыванием и, следовательно, будут выделять большую часть воды при более высоких потенциалах, в то время как глинистые почвы с адгезионным и осмотическим связыванием будут выделять воду при более низких (более отрицательных) потенциалах. При любом заданном потенциале торфяные почвы обычно будут иметь гораздо более высокое содержание влаги, чем глинистые почвы, которые, как ожидается, будут содержать больше воды, чем песчаные почвы. Водоудерживающая способность любого грунта обусловлена ​​пористостью и характером сцепления в почве.

Кривые модели [ править ]

Форму кривых водоудержания можно охарактеризовать несколькими моделями, одна из которых известна как модель ван Генухтена: ^[1]

${\ displaystyle \ theta (\ psi) = \ theta _ {r} + {\ frac {\ theta _ {s} - \ theta _ {r}} {\ left [1 + (\ alpha | \ psi |) ^ {n} \ right] ^ {1-1 / n}}}}$

где

${\ displaystyle \ theta (\ psi)}$- кривая влагоудержания [L ³ L ^-3 ];

${\ displaystyle | \ psi |}$ давление всасывания ([л] или см водяного столба);

${\ displaystyle \ theta _ {s}}$содержание насыщенной воды [л ³ л ^-3 ];

${\ displaystyle \ theta _ {r}}$остаточное содержание воды [л ³ л ^-3 ];

${\displaystyle \alpha }$относится к обратному всасыванию воздуха на входе, ([L ^-1 ], или см ^-1 ); и,${\displaystyle \alpha >0}$

${\displaystyle n}$является мерой распределения пор по размерам (безразмерный).${\displaystyle n>1}$

На основе этой параметризации была разработана модель прогнозирования формы ненасыщенной зависимости «гидравлическая проводимость - насыщение - давление». ^[2]

История [ править ]

В 1907 году Эдгар Бэкингем создал первую кривую удержания воды. ^[2] Он был измерен и изготовлен для шести почв различной текстуры от песка до глины. Данные были получены в результате экспериментов, проведенных на почвенных столбах высотой 48 дюймов, где постоянный уровень воды поддерживался примерно на 2 дюйма над дном за счет периодического добавления воды из боковой трубы. Верхние концы были закрыты, чтобы предотвратить испарение.

Метод [ править ]

Параметры ван Генухтена ( и ) можно определить с помощью полевых или лабораторных испытаний. Одним из методов является метод мгновенного профиля ^{[3], в} котором содержание воды (или эффективное насыщение ) определяется для серии измерений давления всасывания . Из-за нелинейности уравнения для решения параметров ван Генухтена можно использовать численные методы, такие как нелинейный метод наименьших квадратов . ^{[4] [5]} Точность оценочных параметров будет зависеть от качества полученного набора данных ( и${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle n}$ ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle Se}$${\displaystyle \psi }$${\displaystyle \theta }$${\displaystyle \psi }$). Когда кривые водоудержания аппроксимируются нелинейным методом наименьших квадратов, может произойти структурное завышение или недооценка. В этих случаях представление кривых влагоудержания может быть улучшено с точки зрения точности и неопределенности путем применения регрессии гауссовского процесса к остаткам, которые получены после нелинейного метода наименьших квадратов. Это в основном связано с корреляцией между точками данных, которая учитывается с помощью регрессии гауссовского процесса через функцию ядра. ^[6]

См. Также [ править ]

• Почвенная вода (задержка)

Ссылки [ править ]

• Брэди, Северная Каролина (1999). Природа и свойства почв (12-е изд.). Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Прентис-Холл. С. 183–9. ISBN 0-13-852444-0.

Внешние ссылки [ править ]

• База данных моделей UNSODA о гидравлических свойствах ненасыщенных грунтов
• SWRC Fit подгоняет гидравлические модели почвы к данным по удержанию влаги в почве