Файл: Чайлдс Э. Физические основы гидрологии почв.pdf

первых двух, можно пренебречь, поскольку не только эти члены уменьшаются с увеличением степени г, но и коэффициенты при каждом члене быстро умень­ шаются с увеличением номера члена. Используя это в сочетании с уравнением (Д31.3), получаем

Постоянные А и В являются характеристиками почвы, зависящими от пре­ дельных влажностей сд и С.

Дополнение 32. Вычисление скорости впитывания в слоистый профиль.

Рассмотрим профиль, который состоит из верхнего слоя толщиной L с влаго­ проводностью К jj ж нижнего слоя с влагопроводностью KL. В соответствии

с гипотезой Грина и Эмта гидростатический напор на фронте увлажнения ра­ вен fHjj, когда фронт находится в пределах верхнего слоя, и fHL, когда он

находится в нижнем слое.

Тогда, как показывают уравнения (13.2)—(13.3),

где

Аи = Ки>

В и — К ц ( Но — f H j j ^ l L .

Эти уравнения применимы, когда фронт увлажнения находится еще в верх­ нем слое, и эффективный профиль, таким образом, однороден.

Когда фронт находится в нижнем слое, длина эффективно проводящей верхней колонки почвы равна L, а длина нижней колонки равна I — L, где I —

общая глубина проникновения фронта, считая от поверхности. Применяя закон Дарси к обеим частям профиля по отдельности, получаем:

dQldt = K u (H0- H J + L ) / L ,

dQJdt = К L ( H j - f H L + l - L ) ! ( l - L ) ,

где H j — неизвестный гидростатический напор на контакте между слоями. Пользуясь этой системой, H j можно исключить:

E 9- f H L + l = {àQiat)[LIKv + { l - L ) l K L \,

где

A L = K l .

В L — K L (Но- f H L)lL;

A L и В J можно найти из опыта по впитыванию в материал нижнего слоя.

Поскольку уравнение (Д32.1) по существу то же, что и уравнение (13.2)» и отличается оно только значением постоянной В, его можно интегрировать

точно так же (Дополнение 30), после чего получим уравнение, аналогичное урав­ нению (13.5), а именно

t = (L /A u ) A f u [ l / L - ( B u / A u ) l n { l + ( A u / B u) l / L } ] , {

где Д/ ц — прирост влажности в верхнем слое при прохождении фронта увлаж­

нения.

Так же можно интегрировать и уравнение (Д32.2). Запишем его в форме

Д / ь ^ і + ^ Ѵ ^ / ь - і ) ]

Движение грунтовых вод

14Л. Природа течения грунтовых вод

В главе 12 отмечалось, что изучение развития профилей влаж­ ности сводится в основном к анализу передвижения влаги в верти­ кальном направлении. Это объясняется тем, что:

1) изменения профиля влажности являются прежде всего след­ ствием изменений скорости выпадения осадков или скорости испа­ рения с поверхности;

2) величина подобных изменений сравнительно одинакова на больших площадях;

3) ненасыщенные почвы обладают относительно низкой влаго­ проводностью, и потому градиенты сосущей силы, возникающие в них и требующиеся для того, чтобы вызвать заметное движение влаги, намного превышают градиенты, существующие в горизонталь­ ном направлении.

С другой стороны, вода, находящаяся ниже уровня грунтовых вод и потому испытывающая положительное гидростатическое давление, насыщает почву, обеспечивая ей максимальную влаго­ проводность. Однородность насыщения устраняет всякую возмож­ ность того, что градиент сосущей силы составит сколько-нибудь заметный вклад в градиент потенциала. Поэтому преобладающей движущей силой течения является сила тяжести, и поровая влага течет как свободная вода в объеме. Ее движение в одном направлении тормозится наличием непроницаемых барьеров, в другом — суще­ ствованием перехватывающих каналов, в третьем — существованием ненасыщенной почвы с низкой влагопроводностью, находящейся выше уровня грунтовых вод. Короче говоря, граничные условия ориентируют поток влаги в разных направлениях.

Различие между движением воды в почве и в насыщенной зоне, лежащей ниже уровня грунтовых вод, заключается прежде всего в различии между средой, влажность и влагопроводность которой меняются как во времени, так и в пространстве, и средой с постоянной и сравнительно однородной влажностью и влагопроводностью. Кроме того, существенны различия в граничных условиях. Все это не означает, что изучение двух разных зон представляет собой анализ принципиально не связанных между собой проблем. Очевидно, что

Движение грунтовых вод

14Л. Природа течения грунтовых вод

В главе 12 отмечалось, что изучение развития профилей влаж­ ности сводится в основном к анализу передвижения влаги в верти­ кальном направлении. Это объясняется тем, что:

1) изменения профиля влажности являются прежде всего след­ ствием изменений скорости выпадения осадков или скорости испа­ рения с поверхности;

2) величина подобных изменений сравнительно одинакова на больших площадях;

3) ненасыщенные почвы обладают относительно низкой влаго­ проводностью, и потому градиенты сосущей силы, возникающие в них и требующиеся для того, чтобы вызвать заметное движение влаги, намного превышают градиенты, существующие в горизонталь­ ном направлении.

С другой стороны, вода, находящаяся ниже уровня грунтовых вод и потому испытывающая положительное гидростатическое давление, насыщает почву, обеспечивая ей максимальную влаго­ проводность. Однородность насыщения устраняет всякую возмож­ ность того, что градиент сосущей силы составит сколько-нибудь заметный вклад в градиент потенциала. Поэтому преобладающей движущей силой течения является сила тяжести, и поровая влага течет как свободная вода в объеме. Ее движение в одном направлении тормозится наличием непроницаемых барьеров, в другом — суще­ ствованием перехватывающих каналов, в третьем — существованием ненасыщенной почвы с низкой влагопроводностью, находящейся выше уровня грунтовых вод. Короче говоря, граничные условия ориентируют поток влаги в разных направлениях.

Различие между движением воды в почве и в насыщенной зоне, лежащей ниже уровня грунтовых вод, заключается прежде всего в различии между средой, влажность и влагопроводность которой меняются как во времени, так и в пространстве, и средой с постоянной и сравнительно однородной влажностью и влагопроводностью. Кроме того, существенны различия в граничных условиях. Все это не означает, что изучение двух разных зон представляет собой анализ принципиально не связанных между собой проблем. Очевидно, что