土壤毛管水

科技工作者之家 2020-11-17

土壤毛管水是靠毛管吸引力而保持于土壤毛管孔隙中的水。可分为毛管上升水和毛管悬着水。毛管水可在土壤中移动,既能被土壤保持,又能被植物吸收利用。

简介土壤毛管水(capillary water of soil),在土壤孔隙内能借毛管作用自由移动、易为植物吸收利用的水分,以及部分土壤水分。

土壤毛管孔隙中靠毛管力(弯月面力)作用保持和移动的液态水。

土壤水分运动是陆地水循环的重要组成部分,它是大气水、地表水与地下水相互作用的纽带。因此土壤水分运动研究是降雨一产流计算、农田灌溉与排水设计、地下水补给计算、土壤植物水分定量关系预测的基础。土壤水分如同其他物质一样具有不同形式和数量的能量。在经典物理学中,把物质所具有的能量分为动能和势能,而土壤水分运动速度较慢,一般不考虑土壤水分的动能,因此土壤水分能量通常是指它的势能。根据土壤水分存在状况,及其与土壤固液相互作用特征,将土壤水所具有的势能分为重力势、基质势、压力势和溶质势。在不同条件下,各分势表现的程度也不相同。无论土壤水分存在能量状态如何,土壤水分运动同样服从于热力学第二定理,即从能量高的地方向能量低的地方移动,同时也服从于质量守恒定理。

性质土壤毛管水运动是干旱半干旱地区存在的一个重要水文过程,浅层地下水通过土壤毛管作用可以补给作物生育期部分需水量,,但在地下水矿化度较高并且埋深较浅的地区,由于土壤毛细管的作用,会导致土壤次生盐渍化的产生,土壤表层积盐速度与毛管上升水的上升高度和输水速度有关,毛管上升水的上升速度对补给土面蒸发损失很重要,而其上升高度又是决定毛管水能否输送到土壤表层的先决条件,在毛管水最大上升高度范围内, 输水速度快,积盐速度就快,土壤次生盐碱化较易发生。

影响因素对均质和非均质土壤毛管水在不同地下水埋深、不同矿化度下毛管水上升高度、速率、运移特征及其影响因素进行了相关研究。研究表明, 地下水在均质土壤情况下毛管水上升高度与时间之间为幂函数关系;较细的土体颗粒 (细沙、粉土) 和高矿化度不仅改变毛细水重力, 也使得土体孔隙结构发生不同程度变化, 2者综合作用于毛细水上升过程。对于层状土壤毛管水上升速度的研究较多, 且不同夹层土质对毛管水上升速度和上升高度及影响因素已有相关研究结论。地下水埋深和矿化度对于包气带中毛管水运移特征、盐分淋洗以及潜水消耗均产生影响。

土壤氯化钠含量对毛管水上升特性影响随着土壤中氯化钠含量增大,相同入渗时间的毛管水上升高度和地下水补给量越 ;入渗结束后,相同距离的土壤含水量减小。经分析,毛管 水上升高度和地下水补给量之间存在密切的直线相关关系,二者分别与时间存在密切的幂函数关系。钠离子对土壤的破坏和对土壤的阻渗作用在有水的情况下在很短时间内即可发生。以上研究成果为保持水盐平衡提供理论基础 。

矿化度对均质土壤毛管水上升特性影响毛管水上升高度随时间的延长而增加,但增幅随时间的延长而减小;相同矿化度下,随土壤密度的增加毛管水上升高度减小;当土壤密度为1.3,1.4 g/cm3时,1.5 g/L的矿化度毛管水上升高度最大,当土壤密度增加到1.5 g/cm3时,0.5 g/L的矿化度毛管水上升高度最大。土壤密度为1.3 g/cm3时毛管水上升高度与时间呈幂函数关系,土壤密度为1.5 g/cm3时满足指数函数关系。相同矿化度下毛管水上升速率随土壤密度的增加而减小。毛管水湿润锋边缘盐分出现积累,积盐率累随矿化度和入渗时间的增加而增大。1

水质对沙土毛管水上升特性影响各处理毛管水上升高度均随着时间不断增加,但上升速率随时间逐渐减小,毛管水上升高度与时间之间存在明显的对数函数关系。沙土粒径d

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