Файл: Чайлдс Э. Физические основы гидрологии почв.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 170

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

172.

W i l s o n

R.

E.

Humidity control by

means of sulfuric acid solutions,

 

with critical compilation of vapor pressure data. J. Ind. Eng. Chem., 1921,

173.

vol. 13, pp. 326—331.

В о t s e t

H.

G. The flow

of gas-liquid mixtures

W y c k o f f

 

R.

D.,

174.

through unconsolidated sands. Physics, 1936, vol. 7,

pp. 325—345.

W y l l i e

M.

R.

J., R o s e W.

D.

Some theoretical considerations

 

related to the quantitive evaluation of the physical characteristics of reser­

 

voir rock from electric log data. J. Petr. Tech., Petr. Trans. Amer. Inst. Min.

175.

Eng., 1950,

vol. 189,

pp. 105—118.

M.

B. Application of electrical resi-

W y l l i e

M.

R.

J.,

S p a n g l e r

 

 

tivity measurements to problems of fluid

flow in porous media. Bull. Am.

 

Assoc. Petrol. Geol.,

1952, vol. 36,

pp. 359—403.

 

176.Y o u n g s E. G. Moisture profiles during vertical infiltration. Soil Sei., 1957, vol. 84, pp. 283—290.

177.Y o u n g s E. G. Redistribution of moisture in porous materials after

infiltration. Soil Sei., 1958, vol. 8 6 , p. 117—125, 202—207.

178.Y о u n g s E. G. The drainage of liquids from porous materials. J. Geophys. Res., 1960, vol. 65, p. 4025-4030.

179.Y o u n g s E. G. An infiltration method of measuring the hydraulic con­ ductivity of unsaturated porous materials. Soil Sei., 1964, vol. 97, pp. 307— 311.

180.Y o u n g s E. G. Horizontal seepage through unconfined aquifers with hydraulic conductivity varying with depth. J. Hydrol., 1965, vol. 3, pp. 283— 296.

181.Y o u n g s E. G. Horizontal seepage through unconfined aquifers with

non-uniform

hydraulic conductivity. J. Hydrol., 1966, vol. 4, p. 91—97.

182. Y o u n g s

E.

G., S m i l e s

D. E. The pumping of water from wells

in unconfined aquifers: a note on the applicability of Theis’s formula. J.

Geophys. Res.,

1963, vol. 6 8 ,

pp. 5905—5907.

483.Z u n k e r F. Die Durchlässigkeit des Bodens. Trans. Vlth Comm. Intern. Soc. Soil Sei. Groningen, 1933, pp. 18—43.


От редакторов перевода ..............................

 

3

Предисловие

автора

................................................................................................

 

 

5

Глава 1. Строение

веществ

................................................................................

7

1.1. Укладка ч а с т и ц ........................................................................................

 

1.2. Геометрия плотно упакованных с ф е р ..................................................

10

1.3. Природа частиц, образующих вещ ество..........................................

И

1.4. Упаковка атомов, ионов и молекул; твердое, жидкое и газообраз­

14

ное

состояние

вещ ества.......................................................................

1.5. Доказательства

наличия структуры ..................................................

Глава 2. Строение некоторых почвенных минералов......................................

18

2.1. Ионы, образующие распространенные м ин ерал ы .........................

2.2. Правила

структуры

П олинга...............................................................

19

2.3. Структура

некоторых распространенных минералов. Кварц

21

2.4. Некоторые другие формы кремнезема..............................................

23

2.5. Полевые

шпаты ....................................................................................

 

25

2.6. Слоистые решетки. Брусит и гиббсит..................................................

28

2.7. Решетки со

смешанными слоями. Минералы группы каолина

30

2.8. Пирофиллит и т а л ь к ...............................................................................

32

2.9. Слюды

........................................................................................................

группы

монтмориллонита

2.10. Минералы

33

Глава 3. Структура

в о д ы ........................................................................................

 

36

3.1. Природа

молекулы

в о д ы ......................................................................

3.2. Упаковка

молекул

в о д ы ......................................................................

37

3.3. Структура л ь д а ..........................................................................................

в о д ы

38

5.4. Структура

жидкой

3.5. Некоторые свойства

в о д ы ......................................................................

39

3.6. Структура других компонентов почвы ..............................................

40

Глава 4. Равновесие частиц, взвешенных в в о д е ..............................................

42

4.1. Виды частиц в суспензии .......................................................................

4.2. Равновесие между нейтральными частицами и составляющими

43

их

ионами

................................................................................................

 

 

4.3. Диссоциация молекул воды; шкала p H ..........................................

45

4.4. Влияние pH раствора на электрический заряд некоторых суспен­

46

дированных мицелл

................................................................................

4.5. Амфотерные свойства; изоэлектрическая то ч к а ..............................

50

4.6. Равновесие между диффузией и разделением..................................

52

4.7. Равновесие частиц при диффузии в поле силы тяжести; осмотиче­

53

ское д а в л ен и е ...................................................................................

.... .

4.8. Разность гидростатических давлений, сопровождающая разность

55

осмотических

давлений .......................................................................


4.9. Равновесие частиц,

диффундирующих в электрическом поле;

слой Гуи .....................................................................................

5t;

4.10.Взаимодействие между двумя перекрывающимися диффузными слоями ....................................................................................................

4.11. Соударения между мицеллами, диспергирование и флоккуляция

62

Дополнения ....................................................................................................

 

 

54

Дополнение 1. Распределение частиц в вертикальной колонке при

условии равновесия диффузионных и разделяющих сил . . . .

Дополнение 2. Гидростатическое давление, вызываемое взвешенными

 

частицами в

суспензии..........................................................................

 

05

Дополнение 3. Распределение ионов в диффузном с л о е .........................

67

Дополнение 4. Равновесие диффузных слоев между двумя плоскими

 

параллельными м ицеллам и ...................................................................

 

71

Глава 5. Размеры почвенных ч асти ц ...................................................................

 

74

5.1. Сущность и цели механического анализа..........................................

 

5.2. Закон Стокса

............................................................................................

 

75

5.3. Полное разделение фракций...............................................................

 

76

5.4. Механический анализ путем отбора проб из суспензии.................

77

5.5. Скорость отложения осадк а ...................................................................

 

79

5.6. Пределы применимости закона С токса..............................................

 

89

5.7. Седиментация

в центрифуге...............................................................

 

81

5.8. Полное разделение фракций на центрифуге......................................

 

5.9. Двухслойный метод ...............................................................................

 

82

5.10. Метод отбора проб в центрифуге......................................................

 

83

Д оп ол н ен и я ........................................................................................................

 

 

84

Дополнение 5. Скорость осаждения частиц в в о д е ..................................

Дополнение 6 . Применение закона Стокса к осаждению частиц в цен­

трифуге ........................................................................................................

 

 

Дополнение 7. Изменение концентрации частиц в суспензии при цен­

85

трифугировании ........................................................................................

 

Глава 6 . Пористое пространство п очвы ...........................................................

 

88

6.1. Природа пористого пространства......................................................

 

6.2. Лабораторные определения относительных объемов твердой,

89

жидкой и газообразной фаз в п оч в ах ..................................................

 

6.3. Распределение пор по размерам; пористое пространство, образуе­

мое первичными частицами...................................................................

 

6.4. Структурное пористое пространство ..................................................

 

90

Глава 7. Измерение давления почвенной влаги и сосущей силы почвы

92

7.1. Цели и сущностыізмерения давления.................................

 

7.2. Манометры, предназначенные для погружения в почву; пористые

93

м ем браны ....................................................................................................

 

 

7.3. Формы тензиометров...............................................................................

 

95

7.4. Пределы применимости тензиометров..............................................

 

96

7.5. Косвенное измерение высоких сосущих сил; относительная влаж­

97

ность в о з д у х а ............................................................................................

 

7.6. Косвенное измерение высоких сосущих сил; понижение точки за­

99

мерзания ....................................................................................................

 

 

7.7. Другие косвенные методы измерения сосущейси л ы .......................

101

Д оп ол н ен и я ........................................................................................................

 

 

102

Дополнение 8 . Относительная влажность воздуха над почвой, обла­

дающей сосущей с и л о й ...........................................................................

 

Дополнение 9. Понижение температуры замерзания воды, находя­

103

щейся под действием сосущей си л ы ..................................................

 

Дополнение 10. Влияние осмотического давления на относительную

106

влажность воздуха и понижение точки замерзания.....................

Глава 8 . Гидростатическое равновесие почвенной в л а ги ..............................

107

8.1. Механизмы удаления воды из почвы ......................

* . .......................

8.2. Формы поверхности раздела вода — воздух

вп оч в е...................

109


8.3. Удаление влаги из ненабухающей почвы ..........................................

 

112

8.4. Количественная интерпретация влажностной характеристики

 

ненабухающей почвы

...........................................................................

 

 

115

8.5. Снижение сосущей силы и впитывание воды; гистерезис . . . .

117

8 .6 . Концепция

независимых

дом енов .......................................................

 

120

8.7. Удаление воды из набухающей ..............................................почвы

 

126

8 .8 . Различные механизмы потери влаги одним и тем же материалом .

130

8.9. Равновесный профиль влажности .....................в природной п о ч в е

133

8.10. Равновесный профиль влажности .........................в центрифуге

134

8.11. Пластинный и мембранный ..................................................прессы

 

136

8.12. Измерение влажности почвы .....................в полевых условиях

137

Дополнения

....................................................................................................

 

 

 

 

 

140

Дополнение И . Перепад давления между двумя сторонами поверх­

 

ности раздела вода — в о ...............................................................зд у х

 

 

Глава 9. Законы движения почвенной ..................................................в л аги

 

142

9.1. Причина

движения воды; ..............................разность потенциалов

9.2. Движение воды под действием градиента потенциала; закон

 

Дарси ........................................................................................................

 

 

 

 

 

 

145

9.3. Закон Дарси для анизотропных ......................................материалов

 

148

9.4. Закон Дарси для ненасыщенных ..................................материалов

 

151

9.5. Вязкое ламинарное течение ..............................................жидкостей

 

152

9.6. Закон Дарси как следствие основных законов течения жидкости

9.7. Условия

применимости ..........................................

закона

Д а р си

 

154

9.8. Противоречивая

терминология ......................................................

 

 

155

Дополнения

.......................................................................................................

 

 

 

 

 

156

Дополнение 12. Суммирование .................составляющих потенциала

Дополнение 13. Эквивалентность напряженности поля и градиента

 

потенциала

...............................................................................................

 

 

 

 

159

Дополнение 14. Составляющие .....................потенциала воды в п оч в е

161

Дополнение 15. Тензорная форма закона Дарси для анизотропных ма­

 

териалов

 

...................................................................................................

 

 

 

 

163

Дополнение 16. Самосопряженность анизотропной проводимости . .

164

Дополнение 17.

Применение уравнений Навье — Стокса к течению

 

жидкостей

в

пористых т ..................................................................е л а х

 

 

165

Глава 10. Гидравлическая

проводимость .......................................

почвы

 

167

10.1. Зависимость проводимости ...........................от размера п о р

 

10.2. Зависимость проводимости ...............................от пористости

 

10.3. Зависимость гидравлической проводимости

от структуры . .

170

10.4. Структура как причина ........................................анизотропии

 

10.5. Зависимость влагопроводности от влажности и некоторые более

 

сложные модели пористых ..........................................материалов

 

172

10.6. Некоторые

смешанные выражения для влагопроводности . .

176

10.7. Гистерезис

влагопроводности.......................................................

 

177

10.8. Проводимость для водяного ............................................п а р а

178

Дополнения

.......................................................................................................

 

 

 

 

 

179

Дополнение 18. Отношение проводимостей геометрически подобных

 

пористых тел ............................................................................................

 

 

 

 

Дополнение 19. Скорость потока ....................в цилиндрической тр у б к е

1S1

Дополнение 20. Скорость течения жидкости в плоской щели . . . .

183

Дополнение 2 1 . Анизотропия, .....................связанная со слоистостью

Дополнение 22. Включение извилистости в управление Козенп . . .

185

Дополнение 23. Закон движения .........................водяного пара в п о ч в е

186

Глава 11. Некоторые другие выражения законов движения почвенной влаги

188

11.1. Форма закона Дарси, выраженного с помощью градиента влаж­

 

ности

....................................................................................................

 

 

 

 

 

11.2. Закон Дарси с учетом гистерезиса..................................................

 

192

11.3. Уравнение

неразрывности ...............................................................

 

 

195

Дополнения

................................................................

 

 

 

 

 

 


Дополнение 24. Переход от градиента давления ь ненасыщенном пори­

стом материале к градиенту влажности..............................................

198

Дополнение 25. Вывод уравнения неразрывности

............................. 200

Дополнение 26. Преобразование анизотропной

влагопроводности

в изотропную ........................................................................................

201

Глава 12. Движение воды в почвенном профиле..............................................

203

12.1.Существо задачи ...................................................................................

12.2.Стационарный профиль влажности в случае осадков на поверх­

ности ........................................................................................................

204

12.3. Стационарный профиль влажности при испарении с поверхности

208

12.4. Профиль влажности над подвижным уровнем грунтовых вод

210

12.5. Стационарное распределение влажности в слоистом почвенном

 

профиле ................................................................................................

213

12.6. Горизонтальная диффузия воды в полубесконечную колонку

 

с постоянной исходной влажностью..................................................

216

12.7. Вертикальное впитывание воды в бесконечно глубокую однород­

 

ную п о ч в у ................................................................................................

222

12.8.Горизонтальное впитывание в неоднородный материал . . . . 231

12.9.Профили влажности при нестационарной фильтрации в грунто­

вые воды

................................................................................................

 

 

233

12.10. Перераспределение впитавшейся в о д ы ..........................................

236

12.11. Понятие

удельной

водоотдачи......................................................

241

Дополнения

 

....................................................................................................

 

 

247

Дополнение 27. Уравнение профиля влажности над подвижным уров­

 

нем грунтовых в о д ....................................................................................

 

 

 

Дополнение 28.

Окончательная форма профиля влажности при впиты­

 

вании

.........................................................................................................

 

 

 

 

Дополнение 29.

Определение коэффициентов уравнения (12.51) . . .

248

Глава 13. Впитывание с поверхности

...................................................................

251

13.1. Скорость впиты вания...........................................................................

 

 

13.2. Закон инфильтрации Грина ..................................................и Э м та

252

13.3. Закон

инфильтрации

Х ортона..........................................................

254

13.4. Закон

инфильтрации

Костикова......................................................

255

13.5. Закон

инфильтрации

Ф илипа...........................................................

256

13.6. Скорость впитывания в слоистый . .............................профиль '

257

13.7. Распространение метода Грина и Эмта на случай впитывания

 

в слоистый профиль...............................................................................

 

 

258

13.8. Сток из профиля в грунтовые ..................................................в о д ы

261

Дополнения

 

....................................................................................................

 

 

264

Дополнение 30. Суммарное впитывание по методу Грина и Эмта . . .

 

Дополнение 31. Скорость впитывания по уравнению Филипа .^ . . .

265

Дополнение 32. Вычисление скорости впитывания в слоистый про­

 

филь

.............................................................................................................

 

 

 

266

Глава 14. Движение .................... .......................................

грунтовых

в о д

ф

268

14.1. Природа ....................................................течения грунтовых вод

14.2. Условия, в которых осуществляется движение грунтовых вод

269

14.3. Методы ...................................................................анализа

 

 

274

14.4. Мнимое ....................................................................................число і

 

 

275

14.5. Сопряженные функции как решения уравнения Лапласа . . .

277

14.6. Некоторые ..................частныеслучаи

сопряженных функций

279

14.7. Стационарное и переходное состояния уровня грунтовых вод

288

Дополнения ...............................................................................

 

 

 

 

289

Дополнение ..................34. Зависимости для сопряженныхфункций

Глава 15. Движение ................

грунтовых

вод: приближенные р еш ен и я

292

15.1. Численные решения уровнения Лапласа методом последователь­

 

ных приближений ................................................................................

 

 

15.2. Метод ....................................................................................аналогий

 

 

300