15. Водні властивості ґрунтів

Водні властивості ґрунту. Водний режим ґрунту залежить не лише від кількості атмосферних опадів, але й від водних властивостей ґрунту. До водних властивостей ґрунту відносяться вологоємність, водопроникливість, водопіднімальна здатність (капілярність), здатність випаровувати вологу і гігроскопічність.

Вологоємність – це здатність ґрунту вбирати і утримувати певну кількість вологи. Розрізняють повну, польову, капілярну і гігроскопічну вологоємність.

Повна вологоємність – це такий стан вологості ґрунту, коли всі його пори повністю насичені водою і відсутній відтік.

Польова вологоємність – це кількість вологи, яку ґрунт може тривалий час утримувати після повного насичення і вільного стікання води в польових умовах.

Капілярна вологоємність – це кількість води, яка утримується в ґрунті в стані капілярного насичення при заповненні водою капілярів.

Гіроскопічна вологоємність – кількість вологи, яку сухий ґрунт може поглинути з повітря.

Величина вологоємності залежить головним чином від механічного складу ґрунту і кількості гумусових речовин. Чим важчий за механічним складом ґрунт, чим більше органічних речовин він містить і тим більша його вологоємність. Польова вологоємність для піщаних ґрунтів 4 - 9, супіщаних 10 -17, легкосуглинистих і середньосуглинистих 18 - 30, важкосуглинистих і глинистих 23 - 40 % від ваги абсолютно сухого ґрунту.

Оптимальна вологоємність для більшості культурних рослин приблизно дорівнює 50% повної вологоємності ґрунту. А так як повна вологоємність різних ґрунтів неоднакова, то кількість води, необхідна для створення оптимальної вологості того чи іншого ґрунту буде різна. Наприклад, для оптимального зволоження суглинистих ґрунтів необхідно значно більше вологи, ніж для піщаних.

Водопроникність – це здатність ґрунту вбирати і пропускати воду з верхніх горизонтів в нижні.

Водопроникність залежить від механічного складу, вмісту гумусових речовин і структури ґрунту. Найкраще просочується вода у піщаних ґрунтах, найгірше – у глинистих. Водопроникність структурних ґрунтів більша, ніж безструктурних.

Водопіднімальна здатність (капілярність) – це здатність ґрунту повільно вбирати в себе воду по капілярних проміжках під дією меніскових сил, тобто сил взаємодії води з ґрунтовими частинками.

Висота і швидкість капілярного підняття води залежить від діаметру капілярів, чим вони тонші, тим вище підняття і навпаки. Наприклад, в піщаних ґрунтах висота підняття води по капілярах 30-60 см, в суглинках і глинистих ґрунтах 6-7 см. Розпилений ґрунт має кращу капілярну здатність, ніж структурний.

Здатність випаровувати. Частина води, яка потрапляє у ґрунт, випаровується. Швидкість випаровування залежить від механічного і структурного складу ґрунту. Глинисті і суглинисті ґрунти з великою капілярністю випаровують більше води, ніж легкі ґрунти, наприклад піщані. Структурні ґрунти, в порівнянні з безструктурними, втрачають менше вологи.

Випаровування вологи ґрунтом підсилює вітер. Крім того, чим сухіше повітря і вища його температура, тим більша втрата води при випаровуванні.

Величина випаровування, також, залежить від експозиції схилу. Наприклад, ґрунти на південних схилах втрачають більше води, ніж на північних. Рослинність зменшує випаровування вологи.

Гіроскопічність – це здатність ґрунту поглинати з повітря водяну пару. Гіроскопічність залежить від механічного складу ґрунту і вмісту гумусу. Чим більше в ґрунті глинистих частинок і гумусу, тим більша гіроскопічність.

Величина гіроскопічності ґрунту не постійна. На неї впливає температура і вологість повітря. Чим більша вологість повітря, тим більша гіроскопічність. При повному насиченні повітря водяною парою гіроскопічність досягає верхньої межі, це максимальна гіроскопічність. Для ґрунтів з середнім вмістом гумусу максимальна гіроскопічність становить – для піщаних – 0,5-1,5%, супіщаних – 1,5-3%, легкосуглинистих 3-5%, середньосуглинистих 5-6%, важкосуглинистих – 6-8%, глинистих 8-12% і більше.

. 16. Водопроникність ґрунту. Закон Дарсі Водопроникністю ґрунтів називають їх здатність пропускати через себе воду під дією сили ваги або градієнтів гідростатичного тиску. Цей процес протікає у дві фази: перша фаза - вбирання, коли вільні пори послідовно заповнюються водою. При надлишку вологи вбирання її триває до повного насичення грунту. Друга фаза - фільтрації, відбувається за умови повного насичення грунту водою, коли вода починає рухатися в грунтових порах під дією сили тяжіння. Водопроникність залежить від розміру і форми часток ґрунту, від розміру і кількості пор і тріщин у ґрунті, його гранулометричного складу. Кількісно водопроникність визначається величиною коефіцієнта фільтрації, який відображає швидкість фільтрації води при напірному градієнті, рівному одиниці і виражається в м/добу, см/с, м/с. Розуміння суті цього коефіцієнта базується на законі Дарсі, за яким кількість води (Q), що просочується крізь породу за одиницю часу, прямо пропорційна коефіцієнту фільтрації (к), падінню напору (h), площі поперечного перетину породи (F) та обернено пропорційна довжині шляху фільтрації (L): Q = k∆hF/L Падіння напору (h) – це різниця рівнів (h = Н1 – Н2) у двох точках підземного потоку.