1、主講(zhjing)教師：羅春艷能源(nngyun)與水利學院二一四年 九月第三章 土壤水分第三節(jié) 土壤水分運動共三十頁主要(zhyo)內容： 土壤液態(tài)水運動土壤氣態(tài)(qti)水運動土壤水入滲與分布土壤水分平衡第三節(jié)土壤水分運動共三十頁 通過土壤水分運動的學習，使學生(xu sheng)掌握土壤液態(tài)水及氣態(tài)水的運動形式；掌握土壤水分入滲及再分布過程，并了解水分平衡原理本節(jié)教學(jio xu)目的：第三節(jié)土壤水分運動共三十頁本章的重點、難點：1) 土壤水分入滲及再分布過程(guchng)2) 水分平衡原理第三節(jié)土壤水分運動(yndng)共三十頁第三節(jié)土壤水分運動(yndng)一、土壤(trng)

2、液態(tài)水運動土壤液態(tài)水的運動一個土層另一個土層土壤水勢梯度高低土壤液態(tài)水的運動飽和流非飽和流孔隙全部被水充滿重力部分孔隙被水充滿毛管水薄膜水共三十頁第三節(jié)土壤水分運動(yndng) 1.飽和(boh)流飽和流可能出現情況： 大量持續(xù)降水和水稻淹灌時會出現垂直線下的飽和流地下泉水涌出屬于垂直向上的飽和流平原水庫庫底周圍可以出現水平方向的飽和流飽和流方向不一定完全單向，大多是多向的復合流共三十頁飽和流的推動力主要是重力勢梯度(t d)和壓力勢梯度(t d)，基本上服從飽和狀態(tài)下多孔介質的達西定律(Darcys law) 1.飽和(boh)流單位時間內通過單位面積土壤的水量土壤水通量與土水勢梯度成正比

3、。 單向一維 式中：Q為通量 ；H為總水勢差；L為水流路徑的直線長度；Ks為土壤飽和導水率；“-”表示水流方向與壓力梯度方向相反。第三節(jié)土壤水分運動共三十頁 飽和導水率：土壤(trng)所有的孔隙都充滿了水時，水分向土壤(trng)下層或橫向運動的速度。飽和導水率的特點 飽和率是常數 是土壤導水率的MAX 主要取決于土壤的質地 和結構。 沙質土 壤質土 粘質土影響飽和導水率的因素 質地 水通量與孔隙半徑4次方呈正比。結構 土壤結皮對土壤飽和導水率有顯著的影響。有機質含量。粘土礦物種類。第三節(jié)土壤水分運動(yndng)共三十頁Clay10-9 10-6Silt10-6 10-4Silty San

4、d10-5 10-3Sands10-3 10-1Gravel10-2 1土壤飽和(boh)導水率Ks (cm/s)的變化范圍ClaySiltSandGravel共三十頁 土壤非飽和流的推動力主要(zhyo)是基質勢梯度和重力勢梯度。它也可用達西定律來描述。 1.非飽和流一維垂向非飽和流第三節(jié)土壤水分運動(yndng)共三十頁 飽和條件下的總水勢梯度(t d)可用差分形式，而非包和條件下則用微分形式：非飽和條件下土壤(trng)水流的數學表達式與飽和條件下的類似，二者的區(qū)別在于：飽和條件下的土壤導水率Ks對特定土壤為一常數，而非飽和導水率是土壤含水量或基質勢（m）的函數。 第三節(jié)土壤水分運動共三

5、十頁土壤水吸力(xl)和導水率之間的關系 第三節(jié)土壤水分運動(yndng)共三十頁都適合(shh)熱力學第二定律和達西定律，即水分從能量高向能量低的流動（水勢差）。相同點：土壤(trng)飽和流和非飽和流的主要異同點？不同點：二者土水勢的組成不同，飽和土壤中。任一點的土水勢包括重力勢和壓力勢；在非飽和土壤中，無須專門考慮溶質勢、溫度勢，任一點的土水勢只包括重力勢和基質勢。導水率不同，在飽和土壤中，由于土壤孔隙全部充水，導水率是常數，稱為飽和導水率Ks或滲透系數或水力傳導度，在非飽和土壤中，由于部分孔隙被水充填，故非飽和導水率的值低于該土壤的Ks，而；而且非飽和導水率是土壤水基質勢或土壤含水量的

6、函數。第三節(jié)土壤水分運動共三十頁土壤氣態(tài)水的運動表現(bioxin)為水汽擴散和水汽凝結兩種現象水汽擴散運動(yndng)的推動力是水汽壓梯度二、土壤氣態(tài)水運動土壤水吸力梯度土壤水勢梯度溫度梯度主要推動力高低水汽凝結第三節(jié)土壤水分運動共三十頁1、“夜潮”現象(xinxing)多出現于地下水埋深度較淺的“夜潮地”。 白天由溫度較高表層 底層，利于防止蒸發(fā)； 夜晚由溫度較高底層 表層，利于土壤回潤。第三節(jié)土壤水分運動(yndng)共三十頁2、“凍后聚墑”現象冬季表土凍結，水汽壓降低，而凍層以下土層(t cn)的水汽壓較高，于是下層水汽不斷向凍層集聚、凍結、使凍層不斷加厚，其含水量有所增加，這就是“

7、凍后聚墑”現象。 “凍后聚墑”的多少，主要決定于該土壤的含水量和凍結的強度。含水量高凍結強度大，“凍后聚墑”就比較明顯。一般對土壤上層增水作用(zuyng)為24左右 。第三節(jié)土壤水分運動共三十頁 入滲是指液態(tài)水進入土壤的過程，通常指水自土表垂直向下進入土壤的過程，但也不排斥如溝灌(gugun)中水分沿側向甚至向上進入土壤的過程。 三、土壤水入滲與分布(fnb)1. 土壤入滲（soil water infiltration) 入滲 降水或灌水進入土壤的而數量供水以后或來年作物利用的深層水的儲量山區(qū)、丘陵或坡地，還決定著地表徑流和流入土內水分兩者的數量分配第三節(jié)土壤水分運動共三十頁a.對于(du

8、y)地面平整及下層質地均一的土壤 水進入(jnr)土壤影響因素：一是供水速率，二是土壤的入滲能力 (入滲速率infiltration rate)三、土壤水入滲與分布第三節(jié)土壤水分運動共三十頁供水速率(sl)三、土壤水入滲與分布(fnb)土壤的入滲能力供水速率2010-205-101-51最初入滲速率(sl)：Initial infiltration rate穩(wěn)定入滲速率：stable infiltration rate 所以無論表土下是砂土層還是細土層，在不斷入滲中最初能使上層土壤先積蓄水，以后才下滲。第三節(jié)土壤水分運動共三十頁土壤水 入滲過程結束后，水在重力和吸力梯度和溫度梯度的影響下在土壤

9、中向下移動重新分布(fnb)的過程稱為土壤水分再分布 2.土壤水再分布(fnb)第三節(jié)土壤水分運動土壤剖面上層釋水，下層吸水，經一段時間起初吸水的地方又逐漸釋水。造成含水量與基質勢的非單值關系。土壤水的再分布，對研究植物從不同深度土層吸水有較大意義。某一土層水的損失，不完全是植物吸水所致，還與上、下層水的再分布有關。共三十頁第三節(jié)土壤水分運動(yndng)2.土壤水再分布(fnb)地下水埋深較淺時，土壤水通過剖面上的再分布可能達到地下水，從而補給地下水，促使地下水位抬高，或者隨著地下水流側向排到它處，稱為土壤水的滲漏共三十頁土壤水分的來源(liyun) 土壤水分大氣(dq)降水灌溉水地下水上升

10、和大氣中水汽的凝結也是土壤水分的來源。四、土壤水分平衡第三節(jié)土壤水分運動共三十頁第三節(jié)土壤水分運動(yndng)共三十頁土壤植物大氣連續(xù)體(SPAC)(1)土壤水來源(收入) 降水(P)，灌水(I)，上行水(U)(2)土壤損失(支出) 土面蒸發(fā)(E)，葉面蒸騰(T)，冠層截留(In)，地表徑流(R)，下滲水(D)，計算時段初、末土體儲水量之差W ，土壤水分平衡表達式如下： W=（P+I+U）（E+T+R+In+D） 蒸發(fā)和蒸騰合稱蒸散(zhn sn)（ET）。 地區(qū)水量平衡：收入降水，支出地面徑流和蒸散，即 P=R+ET 共三十頁Soil water balance土壤水分平衡(pnghng)的數學表達式： W=P+I+U-E-T-R-In-D 田間蒸騰和蒸發(fā)很難截然分開，常合在一起，統(tǒng)稱(tngchng)蒸散WET。土壤水分平衡簡化式為 W=P+I-ET-D P和I可合并，以P表示對于平坦地塊，不出現暴雨或降雨強度不大時，R=0，In=0共三十頁內容摘要主講教師：羅春艷。飽和流方向不一定完全單向，大多是多向的復合流。單位時間內通過單位面積土壤的水量土壤水通量與土水勢梯度成正比?！?”表示水流方向與壓力梯度方向相反。結構 土壤結皮對土壤飽和導水率有顯著的影響。土壤非飽和流的推動力主要是基質勢梯度和重力勢梯度。飽和條件下的總水勢梯度可用差分