Почва как природное тело обладает рядом специфических свойств. К физическим свойствам можно отнести строение почв, их плотность, пористость (порозность), липкость, набухаемость и усадку, способность удерживать воду, управление движением воды (водопроницаемость, капиллярный подъем) т. пр. В последние годы к физическим свойствам относят также их магнитные и электрические свойства. Все свойства в большой степени зависят от гранулометрического состава почв, который можно считать базовым физическим свойством почв. Элементарные почвенные частицы представляют собой твердую фазу почвы [7, 8].

Для характеристики твердой фазы часто применяют такой физический параметр, как плотность. Плотность почвы - одно из основных, фундаментальных свойств почвы. Без знания этой величины невозможны никакие расчеты, никакая количественная оценка почв.

Влажность в почвоведении определяется как количество воды, приходящееся на единицу веса абсолютно сухой почвы. Оторфованные почвы, торфы, лесные подстилки, степной войлок зачастую имеют значение влажности более 100 %, что указывает на то, что вес абсолютно сухого вещества значительно меньше, чем вес влаги, вмещающейся в нем. Минеральные почвы имеют диапазон изменения влажности от долей до 50 % к весу [8].

Коэффициент фильтрации является фундаментальной гидрологической характеристикой, знание которой необходимо для любых количественных расчетов движения влаги в почве [8]. Поэтому Кф является стабильной, отражающей основные свойства почв величиной. Поэтому рекомендуется определять именно эту величину, именно величина Кф и используется во всевозможных гидрологических расчетах. На рисунке 1 представлен график, отражающий процесс впитывания и фильтрации.

Рисунок 1 - Изменение скорости водопроницаемости, отражающее две стадии процесса водопроницаемости - впитывание и фильтрацию

Из рисунка 1 видно, что в любой момент времени можно рассчитать поток влаги в почву как количество воды (Q, см3), прошедшее в почву в единицу времени (t, мин) через единицу площади экспериментального цилиндра (S, ): qW = Q/St см/мин. Для соответствующих стадий этот поток будет равен коэффициенту впитывания (Квпит) и коэффициенту фильтрации (Кф), так как градиент гидравлического давления близок к единице. Оба они будут иметь ту же размерность, что и поток влаги qW, см/сут.

Впитывание воды - это начальная стадия водопроницаемости (инфильтрации) почвы. Поступление влаги в ненасыщенную водой почву под влиянием градиентов сорбционных и капиллярных сил и гидравлического напора. Как правило, рассматривают впитывание воды с поверхности почвы. Характеризуют коэффициентом впитывания Квпит - аналогом коэффициента фильтрации Кф для начального периода движения воды в ненасыщенной почве, указывая, в какое время от начала эксперимента он определен [8-10].

Водопроницаемость - процесс поступления воды в почву при определенном напоре, который включает стадию впитывания (инфильтрации) - проникновение воды в ненасыщенную влагой почву и последующую стадию фильтрации - движение воды в насыщенной влагой почве [8-10].

Если все поровое пространство заполнено водой, то процесс движения влаги в такой двухфазной (только твердая и жидкая фазы) системе называется фильтрацией. При описании этого процесса считают, что по всем порам вода движется с одинаковой скоростью, формируя фильтрационный фронт в насыщенной водой почве. Такие условия в почве бывают не часто и в основном характерны для движения грунтовых вод, верховодки, при весеннем снеготаянии [10].

Почвы характеризуются коэффициентом фильтрации Кф. Коэффициент фильтрации - это способность почвы проводить насыщенный поток влаги под действием градиента гидравлического давления. Обычно при градиенте давления, близком к единице [10, 11].

В таблице 1 приведены градации коэффициента фильтрации [12].

Таблица 1 - Классификационные градации коэффициента фильтрации почв (по Ф.Р. Зайдельману, 1985)

Интересное по теме

Современное состояние и проблемы окружающей среды Абинского района
Благодаря достижениям науки и техники, человек получил в свои руки мощные орудия воздействия на природу. Эти достижения позволяют людям вторгаться в природу, влиять на природу, вли ...

Ядерное оружие типы, физика, поражающие факторы, экологические последствия
Понятие ядерное оружие объединяет взрывные устройства, в которых энергия взрыва образуется при делении или слиянии ядер. В узком смысле под ядерным оружием понимают взрывные устрой ...

Эколого-экономические проблемы регионального развития
Проблема взаимодействия человека с природой - проблема вечная и одновременно современная. Ведь человечество связано с природным окружением своим происхождением, существованием и бу ...

Природоохранная деятельность в Российской Федерации
Защита природы сегодня является мировой проблемой и решается на уровне ООН, ЮНЕСКО и других международных организаций. Во многих странах охрана природы стала государственным делом ...