Водные свойства

Разнообразные формы почвенной влаги определяют следующие водные свойства почв: влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемную способность.

Влагоемкость – способность почвы вмещать и удерживать определенное количество воды. В зависимости от сил, удерживающих влагу в почве, различают максимальную адсорбционную, гигроскопическую, капиллярную, наименьшую и полную влагоемкость.

Полной влагоемкости соответствует полное насыщение почвы водой. Такое состояние почв возникает при залегании грунтовых вод у поверхности, когда на водоупорном слое скапливаются гравитационные воды, заполняя все поры почвы над водоупором или скапливаясь в понижении водоупорного слоя.

Наименьшая влагоемкость (в инженерно-геологической практике ее называют максимальной молекулярной) соответствует максимальному количеству физически связанной пленочной воды, которое может удержать почва на поверхности своих частиц сорбционными силами при ее отжатии из тяжелых почв или свободном гравитационном стоке из почв легкого состава. Величина наименьшей влагоемкости зависит от механического, минералогического и химического состава почвы, ее плотности и пористости.

Капиллярная влагоемкость – максимальное количество влаги, удерживаемой над уровнем грунтовых вод капиллярными (менисковыми) силами. Она, помимо мощности слоя, зависит от того, на какой высоте от зеркала грунтовых вод находится слой почвы: чем меньше эта высота, тем больше капиллярная влагоемкость. Величина ее обусловлена общей и капиллярной пористостью, а также плотностью почвы. Так как у тяжелых почв поры преимущественно капиллярные, то для них капиллярная влагоемкость равна или близка полной влагоемкости.

Способность сорбировать парообразную влагу называется гигроскопичностью, а поглощенная влага – гигроскопической. Сорбция воды зависит от механического, минералогического и химического состава почвы, а также от ее гумусированности. Когда относительная влажность воздуха приближается к 100 %, почва насыщается водой до величины максимальной гигроскопичности. По ее величине устанавливают влажность завядания растений. Отношение величины влаги завядания к максимальной гигроскопичности дает коэффициент завядания, который в подавляющем большинстве случаев равняется 1, 3-1, 5.

Максимальная адсорбционная влагоемкость – наибольшее количество прочносвязанной воды, удерживаемое сорбционными силами.

Наиболее влагоемкими являются гумусированные почвы тяжелого состава.

Водопроницаемость представляет собой способность почвы воспринимать и пропускать через себя воду. Поступая в почву, вода сначала быстро поглощается (впитывается) в результате образования пленочной и капиллярной форм почвенной влаги. Затем развивается процесс фильтрации, в котором принимает участие только гравитационная вода. Фильтрация может проявляться лишь при выпадении большого количества осадков, бурном снеготаянии или при орошении большими нормами. Водопроницаемость почв прямо пропорциональна пористости и обратно пропорциональна удельной поверхности почвенных частиц. Она также зависит от формы почвенных пор, механического состава, оструктуренности, температуры воды. На водопроницаемость существенно влияет состав поглощенных катионов почвы. При значительном содержании поглощенного натрия почвы быстро набухают и становятся практически непроницаемыми для воды.

Водоподъемная способность обусловливается капиллярным подъемом воды. Высота подъема, определяемая радиусом капилляров и поверхностным натяжением воды, зависит от структурных особенностей почвы, ее гранулометрического состава, формы зерен, минерального состава и др. С ростом дисперсности почв увеличивается ее водоподъемная способность. Максимальная высота капиллярного подъема для песчаных почв 1, 5-2 м, для глинистых 3-4 м.

кроме высоты капиллярного подъема, большое практическое значение имеет скорость этого процесса, обусловленная радиусом капилляров почвы и вязкостью воды. Скорость подъема воды по капиллярам обратно пропорциональна их диаметру. Соответственно, в более грубозернистых почвах и грунтах вода поднимается быстрее, чем в глинистых. Кроме того, по мере поднятия капиллярной влаги скорость передвижения ее уменьшается.

Благодаря капиллярным явлениям и водоподъемной способности почв, грунтовые воды оказывают большое влияние на почвообразование и плодородие. В результате капиллярного подтока влаги и сопутствующего переувлажнения в почвах усиливаются восстановительные процессы, приводящие к частичному или сплошному оглеению их горизонтов. Повышенная минерализация грунтовых вод может при их капиллярном подъеме вызывать засоление почв.

В качестве иллюстрации приведем данные о показателях, характеризующих физические и водные свойства одного из видов лесных почв (табл.10).