Высота капиллярного подъема в колонках из грунта с различной крупностью зерен (по В. Новаку и И. Печанеку)

Рис. 10.5. Капиллярный подъем влаги в насыпных колоннах из частиц разного размера (по А.А. Роде)

гранулометрического состава снова начинает уменьшаться вслед­ствие того, что сила трения в тонких капиллярах становится очень большой, а тонкие поры сплошь заполняются связанной пленочной влагой. Максимальная высота капиллярного поднятия, отмеченная Н.А. Качинским для лёссовидных суглинков в лабораторных усло­виях, равнялась 350 см (за 5 лет). В природных условиях им отмечен капиллярный подъем на высоту до 600 см. Высота капиллярной кай­мы находится в обратной зависимости от степени минерализации воды.

Капиллярно-подвешенная влага также может передвигаться кверху в направлении испаряющей поверхности в пределах всей промоченной толщи. По мере испарения жидкости близ поверх­ности образуется слой с максимальным содержанием растворимых веществ.

С передвижением и испарением капиллярно-подвешенной вла­ги восходящее движение почвенной влаги кверху при определенном пределе влажности прекращается, а именно когда капилляры раз­рываются и исчезает сплошность свободной влаги. Значение влаж­ности, при котором движение кверху подвешенной влаги прекра­щается, называется влажностью разрыва капилляров (ВРК). Величи­на влажности разрыва капилляров при прочих равных условиях изменяется в зависимости от структурного состояния почвы.

Бесструктурные почвы теряют воду за счет ее передвижения к слоям иссушения значительно больше, чем почвы структурные. Подвижная вода в почвах тяжелого гранулометрического состава в случае их полной бесструктурности может быть представлена не столько капиллярной, сколько рыхлосвязанной (пленочной) водой.

Водопроницаемость почв. Способность почвы пропускать через себя гравитационную влагу называется водопроницаемостью, а про­цесс поступления — впитыванием воды. Способность к передвиже­нию влаги вниз появляется в почвах, влажность которых превышает величину наименьшей влагоемкости. Водопроницаемость почвы зависит от гранулометрического состава и структурного состояния и, в особенности, от величины некапиллярной скважности.

Водопроницаемость измеряется расходом влаги (мм) за опреде­ленное время (ч) при постоянном гидростатическом давлении сверху (5 мм водного столба). Если влага поступает в относительно сухую почву, то в начальные моменты увлажнения расход воды очень ве­лик за счет впитывания влаги в верхний рыхлый и влагоемкий гуму­совый горизонт почвы, затем расход воды постепенно уменьшается и устанавливается постоянная скорость просачивания, или фильт­рации, воды через насыщенную ею почву.

Скорость впитывания характеризуется величиной коэффициен­та впитывания (или коэффициента поглощения — К), который из­меняется в процессе впитывания (рис. 10.6) и находится в некото­рый момент времени t (согласно А.И. Костякову) в следующей за­висимости от начальной его величины К:

где постоянная величина а < 1

Коэффициент фильтрации Х_ф сильно меняется по профилю по­чвы в зависимости от различий гранулометрического состава, агрегированности и пористости почв.

На рис. 10.6 приводятся величины коэффициентов фильтрации лесной дерново-среднеподзолистой почвы, развитой на легком по­кровном суглинке при подстилании его тяжелыми суглинками. Ве­личина К_ф с глубиной резко понижается, особенно резкие скачки (в 2—3 раза) происходят на Глубине 50, 100 и 150 см. Глубже (до 4 м) наблюдается хотя и более Медленное, но заметное снижение водо­проницаемости. В целом на протяжении 4 м К_ф уменьшается почти в 90 раз (от 71,0 см/сут в слое О—50 см до 0,8 см/сут в слое 350—400 см). В степных почвах (черноземах) значительное уменьшение водопро­ницаемости наблюдается на глубине около 1,5 м при переходе к почвообразующей породе — лёссовидному суглинку. Столь же сильно изменяется водопроницаемость в пространстве в силу неравномер­ного распределения в них водопроводящих каналов — различных полостей, ходов корней и нор животных, наличия трещин. Влага проходит в почву языками, вследствие чего влажность почвы на одной и той же глубине, но _в разных точках сильно различается.

Далее приводятся различные градации коэффициента фильтра­ции для характеристики водопроницаемости почв. А.И. Костяков предложил следующую трехчленную шкалу (мм/ч):

Слабая водопроницаемость....................................... 50

Средняя водопроницаемость ................................... 100

Высокая водопроницаемость ............................................. 150

По Н.А. Качинскому, при напоре столба воды 5 см и температуре
10 °С можно выделить шесть градаций водопроницаемости (мм/ч):

Провальная........................................................................... 1000

Излишне высокая....................................................... 1000—500

Наилучшая...................... ........................................... 500—100

Хорошая...................................................................... 100—70

Удовлетворительная.................................................. 70—30

Неудовлетворительная.............................................. <30

Рис. 10.6. Изменение во времени водопроницаемости тяжелосуглинистой почвы (по Н.Ф. Созыкину): 1 — под лесом; 2 — на пашне