第四章水环境及调控PPT.ppt

第四章 水分环境及调控;主要内容;;1)表面张力：由物态内部的引力促使液体表面收缩的力。影响因子： A.温度：温度越高，液体的表面张力越小。 B.液体的纯度：水中溶入酸、酯等物时，其表面张力（系数）相对纯水会减小，并随溶液浓度增加而渐小（20℃下，水中溶有肥皂，表面张力系数将从72.75× 10-3N／m，减至40×10-3N／m）。 ;;3).浸润现象 在液面与固体的接触处，分别作液体表面和固体表面的切面，这两个切面在液体内部的夹角?，称为液体与固体的接触角。; 将毛细管插入液体内，管内外液面会产生高度差。如果 液体能浸润管壁，管内液面升高；如果液体不能浸润管壁，管内液面反较管外低，这一现象叫毛细现象。毛细管内液体上升高度与毛细管管径的关系： h:毛细管内液体上升的高度. ?:表面张力系数. r:毛细管管半径. ?:液体密度. ?:接触角.;5) ???体的粘滞性 在运动状态下，液体具有抵抗剪切变形的能力，这就是粘滞性。液体的粘滞性使液体内部出现成对的切力： F=??du/dy F:内摩擦力，?:比例系数，称为液体的粘度, ?:接触面积，du/dy：流速梯度，?是液体粘滞性的度量，其值越大，粘滞作用越强。?的影响因子主要是温度.;2. 土壤水的类型; 吸湿水(紧束缚水)：干燥土壤在空气中吸附气态水，附着于土粒表面成单分子层或多分子层，称为吸湿水。(分子引力,静电引力).特点： ?紧靠土粒，引力大，水分子呈紧密定向排列。 ?不同于常态水，无溶解溶质的能力，不能以液态水移动,只能靠气体扩散方式运动. ;质地名称;(2)膜状水;膜 状 水 示 意 图;当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量称为最大分子持水量。 ;(3)毛管水;水沿 着毛 管上 升; 根据毛管水分为毛管悬着水和毛管上升水。 毛管悬着水：借助于毛管力保持在上层土壤的毛管孔隙中的水分。 毛管上升水：地下水随毛管孔隙上升而被毛管力保持在土壤中的水份。;土 粒;土 粒;田间持水量 毛管悬着水达到最大值时的土壤含水量称为田间持水量，通常作为灌溉水量定额的最高指标。 在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水。 田间持水量的大小，主要受质地、有机质含量、结构、松紧状况等的影响。;（4）重力水;; 土壤水分有效性综合示意图 ;一、土壤含水量的表示方法;二、测定方法1.烘干法;2.中子法;中子土壤水分仪 ;3.?射线法;4.TDR法;(一) 土水势及其分势;1. 重力势?g (gravitational potential) 重力势（?g）是指由重力作用而引起的土水势变化。 任何时候重力势都存在。高于参比面时为正，反之为负，参比面处重力势为0. ?g=g×h g---重力加速度 h----土壤水高于参照水位的高度。;2.基质势（matric potential)?m 基质势?m(或水势头h)：是由于土壤基质的毛管作用和吸附作用引起的。 基质势在任何情况下都小于或等于零。 ;3.压力势?p(Pressure potential) 压力势?p(或水势头) ：当土壤处在地下水自由水面以下或土壤表面长期积水情况下，土壤水具有压力势。压力势由土壤水静水压力所产生的。 ?p=?wghV 压力势在任何情况下都大于或等于零。（该值很小，可忽略不计）。;4.溶质势?s(或渗透势) (Osmotic potential) 溶质势?s是土壤中所有溶质对土水势综合影响的结果。 ?s=-MRT M---溶液浓度；R---气体常数；T---绝对温度 如果以纯自由水的溶质势为0，则在其他相同条件下含有溶质的土壤水的溶质势为负数。 必须强调的是，溶质势只有在半透膜存在情况下才起作用。在不存在半透膜的情况下，溶质势为0。;; ;2. pF值 当土壤基质势用cm水柱表示(h)时，由于其值变化幅度太大，使用起来不方便，因而用pF值作为水势头的一种表示方法。 pF=lg(-h) 如：h=-1000cm，则pF=3.;(三)土水势的定量表示方法;四.土壤水分特征曲线;2.水分特征曲线的用途：;（1）质地：对于同一吸力而言，粘土的含水量最大，壤土居中，砂土最小。 （2）结构：土壤压实后，孔隙度减少，特别是土壤团粒之间的大孔隙大为减少，因而饱和含水量明显降低。 （3）温度：表现在对粘滞性和表面张力的影响。 （4）滞后作用：土壤吸湿过程和脱湿过程中测得的土壤水分特征曲线是不同的，这种