Максимальная водоотдача почвы формула

Водные свойства пород

Важнейшими свойствами пород по отношению к воде являются влагоемкость, влагоотдача и водопроницаемость.

Влагоемкость — характеризует способность пород вмещать и удерживать определенное количество воды. Грунты подразделяются по степени влагоемкости на влагоемкие (торф, глины, суглинки), слабовлагоемкие ( мел, мегрегель, супеси) и невлагоемкие (скальные грунты, пески, гравий).

Гигроскопическая влагоемкость определяет способность породы притягивать из воздуха парообразную влагу и соответствует количеству прочно связанной (гигроскопической) воды.

Максимально — молекулярная влагоемкость соответствует максимальному количеству связанной воды в породе, удерживаемой силами молекулярного притяжения.

Капиллярная влагоемкость соответствует максимальному количеству воды в капиллярных порах.

Полная влагоемкость соответствует максимальному количеству воды, удерживаемой породой при полном насыщении ее водой.

Водоотдача — способность водонасыщенных грунтов отдавать гравитационную воду в виде свободного стока. Для количественной оценки водоотдачи применяют коэффициент водоотдачи

где Vв — объем вытекающей воды;

Vн — объем осушенной части породы.

Величина коэффициента водоотдачи может быть определена по формуле

ρ_d — плотность сухого грунта;

Wм.м.в — максимально — молекулярная влагоемкость.

Наибольшей водоотдачей обладают обладают галечники, гравии, крупнозернистые гравелистые пески(µ = 0.2 — 0.35). У влагоемких грунтов гравитационная водоотдача низка (µ = 0.01 — 0.05).

Разность между полной влагоемкостью и естественной влажностью называется дефицитом насыщения.

Недостаток насыщения характеризует то кол-во воды, которое единица объема породы может поглотить при повышении уровня.

Водопроницаемость — способность пород пропускать через себя воду под действием напора.

Водопроницаемость зависит от размера сообщающихся между собой пор и трещин от напора, под действием которого движется вода. На водопроницаемость оказывают влияние также состав породы, особенности ее сложения, вязкость фильтрующей воды.

Количественно водопроницаемость пород характеризуется коэффициентом фильтрациипород Кф, имеющим размерность м/сут, м/с, см/с.

В зависимости от Кф выделяют породы с высокой водопроницаемостью (больше 1 м/сутки — песок, гравий, галечник) с невысокой проницаемостью ( от 1 до 0,001 м/сутки — глинистые пески, суглинки) и практически водонепроницаемые (Кф меньше 0,001 м/сутки — глины, монолитные скальные породы)

Водонепроницаемые породы принято назвать водоупорами. При большой мощности глины практически водоупорны. Однако необходимо помнить, что абсолютно водонепроницаемых пород в природе не существует.

Источник

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОЧВЕННОЙ ГИДРОЛОГИИ И ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Вопросы для самостоятельной подготовки к занятию:

1. Вероятностная оценка природных факторов при мелиоративных расче-тах.

2. Понятия почвенной гидрологии: предельная полевая влагоемкость (ППВ); динамическая (капиллярная) влагоемкость (КВ); полная влагоем-кость (ПВ); водоотдача, коэффициент водоотдачи; водопотребление, ко-эффициент водопотребления.

3. Оросительная норма.

4. Верхний и нижний предел оптимального увлажнения почв.

5. Расчет поливной нормы по дефициту влажности для вегетационных ув-лажнительных и вневегетационных поливов в зависимости от культуры и мощности активного слоя.

6. Зависимость поливной нормы от способа полива.

Литература: Ф.Р.Зайдельман, “Мелиорация почв”, 3-е издание,М.,2003.С.74-77; 127-130.

В мелиоративной практике для водохозяйственных расчетов используют по-

нятие – предельная полевая влагоемкость, под которой понимают макси-

мальное количество влаги, которое слоистая почва удерживает после полно-го насыщения и свободного стекания гравитационной влаги при отсутствии испарения и глубоком залегании грунтовых вод. Сравнительно однородные по гранулометрическому составу полнопрофильные почвы при мелиоратив-ном и сельскохозяйственном использовании также нередко приобретают признаки слоистости в результате существенного изменения их физических свойств (плотности, пористости и сложения) под влиянием обычной и план-тажной вспашки, песчаных культур земледелия (смешанного, покровного и смешаннослойного пескования), глубокого мелиоративного рыхления, кро-тования и других способов обработки почв, а также тепловых мелиораций в результате внесения в почву мелкого гравия, мульчирования и др. В этих случаях при оценке водоудерживающей способности следует использовать термин – предельная полевая влагоемкость, поскольку водоудерживающая способность почв будет отражать физическую неоднородность горизонтов их профиля.

Вместе с тем, при работе с малыми образцами (например, при определе-нии ОГХ) используют однородные по гранулометрическому составу и физи-ческим свойствам фрагменты почв. В таких случаях может быть применен термин наименьшая влагоемкость, под которым понимают то максимальное количество влаги, которое однородная почва может удерживать после пол-

ного насыщения и свободного стекания гравитационной влаги при отсутст-вии испарения и глубоком залегании грунтовых вод.

Задача 1. Построить кривую обеспеченности осадков и по ней опреде-лить абсолютные величины годовых осадков 75 — и 95% обеспеченности для рассматриваемого ряда лет.

Дано:Сумма годовых осадков(мм)в многолетнем ряду(табл.1).

При использовании гидрологических и иных параметров для расчета ме-лиоративных систем (осадков, температур, дренажного стока, весенних и осенних паводков и др.) применяют вероятностный подход, основанный на определении обеспеченности той или иной характеристики.

Под обеспеченностью понимают частоту появления (%) величины равной данной или выше данной в многолетнем ряду.

Решение: осадки колеблются по годам в интервале от 210,1 до 443,2 мм. Необходимо построить кривую обеспеченности осадков Данные тридцати-летних наблюдений (годовые суммы осадков) разбиваем на классы (с шагом 25 мм). Для этого находим число, кратное 25 больше максимального значе-ния – это будет 450 мм и число, кратное 25 меньше минимального значения осадков в нашем ряду (это будет число 200) и располагаем данные в ряд по убыванию значений (от 450 до 200мм). Затем подсчитываем число лет с ко-личеством осадков, приходящихся на данный класс (см. табл.2) и общее чис-ло лет с осадками, соответствующими данному и предшествующим классам (т.е. годы суммируют нарастающим итогом).

На оси абсцисс откладывают число лет наблюдений в процентах, прини-мая общее количество лет (30) за 100 (рис. 1). На ординате — количество осад-ков в интервалах классов. По этим данным строят кривую обеспеченности и затем ее используют для нахождения абсолютных величин осадков расчет-ной обеспеченности. Для этого из точек на оси абсцисс, соответствующих за-данному проценту обеспеченности (например, 95%), восстанавливают пер-пендикуляр до пересечения с кривой. Из точек пересечения проводят линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с осью ординат. Эта точка на ор-

динате показывает количество осадков, соответствующих искомой обеспе-ченности.

Приближенный расчет обеспеченности можно выполнить по следующей

где Р – обеспеченность (%), m – порядковый номер класса, n – общее число классов.

Рис. 1. Кривая обеспеченности осадков

Например, нужно определить какой обеспеченности соответствует годо-вое количество осадков 290,4мм. Смотрим по таблице 2 и находим m (поряд-ковый № класса) – 7 и n (общее число классов) – 10; подставляем в форму-лу 1 и находим обеспеченность Р: 7∙100:11=63,6%.

Находим по графику (рис.1) количество осадков, которое соответствует 75% обеспеченности Ос₇₅ = 285 мм и 95% обеспеченности Ос₉₅ = 235 мм

Аналогичным образом рассчитывают обеспеченности осадков вегетаци-онного периода, паводков на реках, дренажного стока и др. Оросительные системы с размещением зерновых культур рассчитывают на 90-95% обеспе-ченности осадков теплого периода; многолетних трав 70-75%. Дамбы обва-лования оградительной сети на летних польдерах для защиты от затопления водами осеннего паводка строят из расчета 0,1-1,0% обеспеченности. Осу-шительные системы для полевых севооборотов рассчитывают на пропуск дренажного стока 10% обеспеченности в посевной период в случае использо-вания территории для размещения полевых культур с участием озимых. При размещении лугов осушительная сеть рассчитывается на пропуск дренажно-го стока 25% обеспеченности.

В любом случае выбор % обеспеченности расчетного параметра должен быть обоснован экономической целесообразностью.

Задача 2.Рассчитать запас влаги (ЗВ ) в почве (м 3 /га, мм водн. слоя) при влажности равной ППВ (предельной полевой влагоемкости) и ПВ ( пол-ной влагоемкости)) по генетическим горизонтам и по слоям 0-40 см,, 0-70 см

Дано:Влажность почвы при ППВ и ПВ по генетическим горизонтам в%отмассы почвы, плотность почвы ρ_b (г/см 3 ) по генетическим горизонтам

Решение. Расчет запасов влаги (ЗВ) выполняют по формуле (Шеин, Умарова, 2006)

где h – мощность расчетного слоя, см; ρ_b – плотность сложения, г/см 3 ; W –

ЗВ=[г/г]• [г/см 3 ]• [см] = [г•г•см/г•см 3 ] = [г/см 2 ],

а для воды с плотностью 1 г/см 3 : ЗВ [г/см 2 ]=[см 3 /см 2 ]=[ см водного слоя] [м 3 /га=м 3 /10000м 2 =0,0001м=0,01см=0,1мм водного слоя].

Т.о. 100 м3/га=1см=10 мм водного слоя. W[%]=W/100[г/г]

В мелиоративной практике для водохозяйственных расчетов используют такие балансовые единицы как м 3 /га и мм водного слоя. При расчетах запа-сов влаги [м 3 /га] формула (2) принимает вид

ЗВ= W• ρ_b•·h•100 [м 3 /га], но W[г/г]•100=W[%], таким образом при расче-тах запасов влаги мы можем формулу (2) записать в следующем виде ЗВ[м 3 /га]= W[%]• ρ_b[г/см 3 ]•·h[см]

2.1. Рассчитаем запасы влаги, равные ПВ по генетическим горизонтам Ап ЗВ_0-22 = 38,3∙1,21∙22 = 1019,5 м 3 /га ≈102,0 мм А1 ЗВ_22-46 = 37,0∙1,25∙24= 1110 м 3 /га =111,0 мм В1 ЗВ_46-62 = 32,1∙1,35∙16 = 693,4 м 3 /га ≈69,3 мм В2 ЗВ_62-91 = 30,4∙1,41∙29 = 1243 м 3 /га =124,3 мм

2.2. Затем рассчитаем запасы влаги, равные ПВ для слоев 0-40 и 0-70 см.

Для слоя 0-40 см ЗВ_пв= ЗВ_0-22 + ЗВ_22-40 =1019,5 + 37,0∙1,25∙18 =1852 м 3 /га = 185,2 мм

Для слоя 0-70 см ЗВ_пв = ЗВ_0-22 + ЗВ_22-46 + ЗВ_46-62 +ЗВ_62-70 = 1019,5 + 1110 + 693,4 + 30,4∙1,41∙29 = 3165,8 м 3 /га ≈316,6 мм

2.3. Аналогично рассчитываем запасы влаги, равные ППВ, сначала по гори-зонтам

Ап ЗВ_0-22 = 251∙1,21∙22 = 668,2 м 3 /га ≈ 66,8 мм А1 ЗВ_22-46 = 24,3∙1,2∙245 = 729 м 3 /га = 72,9 мм В1 ЗВ_46-62 = 23,1∙1,35∙16 = 499 м 3 /га = 49,9 мм В2 ЗВ_62-91 = 22,4∙1,41∙29 = 915,9 м 3 /га ≈ 91,6 мм

2.4. Затем рассчитаем запасы влаги, равные ППВ для слоев 0-40 и 0-70 см.

Для слоя 0-40 см ЗВ_ппв = ЗВ_0-22 + ЗВ_22-40 =668,2 + 24,3∙1,25∙18 =1215 м 3 /га = 121,5 мм

Для слоя 0-70 см ЗВ_ппв = ЗВ_0-22 + ЗВ_22-46 + ЗВ_46-62 +ЗВ_62-70 = 668,2 + 729 + 499 + 22,4∙1,41∙29 = 2156 м 3 /га =215,6 мм

Задача 3. Рассчитать водоотдачу почвы и коэффициент водоотдачи при влажности равной ППВ (% от объема), используя данные задачи 2

Решение. Величина водоотдачи равна разности между полной влагоемкостью (ПВ) (при приближенных расчетах часто используют величины общей по-

розности почвы, пренебрегая объемом защемленного воздуха) и предельной полевой влагоемкостью (ППВ), выраженных в % от объема. Расчет ведется по средневзвешенным значениям этих двух величин для расчетного слоя.

Коэффициент водоотдачи (К_В) величина безразмерная. Она характеризу-ет объем гравитационной влаги, выраженный как часть общего объема, спо-собного к свободному стеканию

К_В существенно варьирует в почвах разного генезиса и гранулометриче-ского состава. В почвах песчаных и глинистых агрегированных он колеблет-ся в интервале 0,1-0,2; в суглинистых и глинистых микроагрегированных 0,04-0,08. К_В торфяных почв изменяется от 0,03 до 0,12.

3.1. Рассчитаем водоотдачу для слоев, указанных в задаче 2. Водоотдача равна средневзвешенной разности запасов влаги ЗВ_пв и ЗВ_ппв

для слоя 0-40 см

1) Находим средневзвешенное значение разности влажностей, равных ПВ и ППВ в % [(38,3-25,1)∙1,21∙22+(37,0-24,3)∙1,25∙18]:1,21∙22+1,25∙18 = 12,97%

2) Находим средневзвешенное значение плотности слоя 0-40 см

3) Находим средневзвешенное значение водоотдачи [м 3 /га]

12,97∙1,23∙40=638,12 [м 3 /га]

для слоя 0-70 см

4) Находим средневзвешенное значение разности влажностей, равных ПВ и ППВ в % [(38,3-25,1)∙1,21∙22+(37,0-24,3)∙1,25∙24+(32,1-23,1)∙1,35∙16+(30,4-22,4)∙1,41∙8]:1,21∙22+1,25∙24+1,35∙16+1,41∙8= 11,39%

5) Находим средневзвешенное значение плотности слоя 0-70 см

6) Находим средневзвешенное значение водоотдачи [м 3 /га]

11,39∙1,28∙70≈1017[м 3 /га]

3.2. Рассчитаем коэффициент водоотдачи (К_В) для генетических горизонтов. Для этого нам необходимо выразить влажности, равные ПВ и ППВ в % от объема, т.е. массовую влажность помножить на плотность сложения (ρ_b), найти водоотдачу и разделить на 100 (формула 4)

Для гор. Ап Кв = (38,3-25,1)∙1,21:100=0,16; для гор. А1 Кв = (37,0-24,3)∙1,25:100=0,16; для гор. В1 Кв = (32,1-23,1)∙1,35:100=0,12; для гор. В2 Кв = (30,4-22,4)∙1,21:100=0,08;

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник