Файл: Количественные методы в мелиорации засоленных почв..pdf

где р — плотность жидкости; v — средняя скорость потока; ц — коэффициент вязкости жидкости; I — характерный для поперечного сечения размер. Величина R e получила назва­ ние числа Рейнольдса. При малых числах Рейнольдса наблюдается ламинарное течение, а при значениях, превы­ шающих некоторую величину, течение приобретает турбу­ лентный характер. Изменение числа Рейнольдса для одной и той же жидкости может произойти только за счет измене­ ния скорости. Скорость, при которой течение приобретает турбулентный характер, называется критической скоростью течения, а число Рейнольдса, соответствующее этому зна­ чению скорости, называется критическим числом.

В гидродинамике имеется число М = (а — скорость

звука в данном веществе). Число М =1 играет роль критиче­ ской константы, разделяющее дозвуковое и сверхзвуковое течение.

Из всего сказанного следует, что под критической вели­ чиной в физике подразумевается величина, при переходе через которую вещество начинает существовать в новом качестве. Из приведенных примеров видно, что критические константы в физике имеют строго определенные понятия

ииспользуются для решения тех или иных задач.

Вмелиорации их применение более затруднительно вви­ ду большой сложности процесса почвообразования и его зональности. Однако использование критических констант имеет смысл и в мелиоративном почвоведении. Рассмотрим эти понятия более подробно.

Понятие критической глубины залегания уровня грун­ товых вод было введено Б. Б. Полыновым (1930) и опреде­ лено как «такое расстояние между зеркалом грунтовых вод и поверхностью почвы, при уменьшении которого начи­ нается поверхностное засоление почвы. Так же понимали ее затем Н. Н. Банасевич, С. В. Зонн (1934), Л. П. Розов (1936), В. А. Ковда (1937). Впоследствии М. М. Крылов

(1936), В. А. Ковда (1946) и В. А. Приклонский (1948) наз­ вали критической такую глубину, начиная с которой про­ исходит интенсивное испарение грунтовых вод, благодаря

60

чему резко увеличивается их минерализация. В. В. Егоров и Г. В. Захарьина (1956) выделяют наряду с критической «оптимальную» глубину засоляющих почву грунтовых вод, при которой засоление верхних горизонтов почвы достигает

Таблица 4

Зависимость величины критических глубин залегания грунтовых вод от их минерализации

максимальных величин. Вернее, эту глубину следует назы­ вать не «оптимальной», а наиболее опасной. И. Н. АнтиповКаратаев (1940) на основе изучения капиллярных свойств грунтов и степени минерализации грунтовых вод Вахшской долины различает абсолютную и относительную критиче­ ские глубины грунтовых вод. Абсолютная глубина та, при которой граница капиллярно-пленочного подъема в орошае­ мых условиях достигает поверхности почвы. Величину абсолютной критической глубины грунтовых вод для усло­ вий Вахшской долины он устанавливает в пределах 3,5— 4,0 м. Относительная глубина та, при которой при правиль­ ном орошении вторичное засоление только что начинает проявляться.

61

A. Н. Костяков (1951) считает, что критическая глуби­ на грунтовых вод зависит от степени минерализации, ме­ ханического состава почв и их структурности. Приведенные в таблице 4 данные показывают, что чем слабее минера­ лизованы воды, тем ближе к поверхности они могут зале­ гать, не оказывая засоляющего действия на почвы. В том же направлении влияет и структура. Чем структурнее почва, тем критические уровни меньше. Установлено, что критическая глубина зависит от многих факторов, напри­ мер, от концентрации солей в грунтовых водах, скорости капиллярного подъема, явления диффузии, промывного действия осадков и оросительной воды, а также от измене­ ний, возникающих в капиллярной кайме при испарении.

Б. И. Философов (1948) показал, что в дополнение ко всем перечисленным факторам уровень грунтовых вод сам по себе колеблется от сезона к сезону и что было бы пра­ вильнее заменить понятие «критическая глубина» понятием «критическое состояние» почвы, что соответствует услови­ ям , при которых поступление солей несколько превышает их удаление. Однако в последних работах сохраняется преж­ ний термин (Ковда, 1960; Аверьянов, 1957). В. Р. Волобуев (1945) для суглинистых грунтов Мугани выделяет три вида критических глубин (среднекритические за период соленакопления):

I) гибельный для сельскохозяйственных растений, около

1,75—2,25 м.

B. Р. Волобуевым (1946) вводится понятие эффективного критического уровня грунтовых вод, засоляющих почву, представляющего среднюю арифметическую глубину грун­ товых вод в вегетационный период. Б. И. Философов (1948) отмечает, что шкала В. Р. Волобуева учитывает постоянное изменение уровня грунтовых вод в орошаемых условиях, и в связи с этим отвечает понятиям теории «критического режима» засоляющих почву грунтовых вод, которая была выдвинута Н. А. Беседновым (1958). Под «критическим ре­ жимом» Н. А. Беседнов понимал такой режим, которому соответствует близкий к равновесному солевой баланс почвы.

Основным отличием теории критического режима явля­ ется учет не только процесса соленакопления в верхних слоях почвы, но и учет интенсивности соленакопления во времени. Большое методологическое значение для выясне­

62

ния рассматриваемого вопроса имели почвенно-мелиоратив­ ные исследования в Кура-Араксинской низменности. Этими исследованиями была выявлена необходимость замены «критической глубины» понятием «критического режима» грунтовых вод, засоляющих почву, отразив динамичность уровня, свойственную поливным землям. Теоретические проработки и опытные данные вышеуказанных авторов и многих других исследователей показывают, что при пони­ жении уровня грунтовых вод резко уменьшается испарение с поверхности почвы и транспирация воды растениями. При определенной критической глубине залегания уровня грунтовых вод испарение их, а в связи с этим и засоление почвенного покрова, практически прекращается.

А. Г. Владимиров (1960) критической глубиной грун­ товых вод считает такую глубину, ниже которой грунтовые воды при всех условиях не могут вызвать засоление актив­ ного слоя почвы. Он считает критическую глубину для каждого района постоянной. Им так же вводится понятие о допустимой глубине, которая может отличаться от крити­ ческой. Допустимой глубиной называется такая наимень­ шая глубина до грунтовых вод, при которой, если соблюда­ ются дополнительные условия (например, если грунтовые воды пресные или если выполняются предусмотренные про­ ектом агротехнические и другие мероприятия), заболачива­ ния или засоления активного слоя почвы может не возник­ нуть.

П. А. Летунов (1958) предлагает считать критической глубиной такую глубину, при которой скорость капилляр­ ной подачи к поверхности почвы не будет превышать опре­ деленной заданной величины. Последняя должна быть мень­ ше скорости испарения влаги поверхностью почвы или культурной растительностью.

Скорость капиллярного поднятия раствора имеет решаю­ щее значение для определения критической глубины и зави­ сит лишь от свойств почвогрунтов и свойств восходящего раствора и не зависит от величины испарения. Испарение будет лишь обуславливать тот или иной расход воды через капилляры и, следовательно, интенсивность капиллярного засоления.

Обширный материал, накопленный при изучении режи­ ма грунтовых вод, его минерализации, водно-физических свойств почвогрунтов и другие материалы, полученные Д. М. Кацем (1963), позволили ему дать определение крити­ ческой глубины грунтовых вод. Под критической глубиной он понимает ту средневегетационную глубину, при которой накопление хлоридов в течение одного вегетационного пери­

63