第6章_土壤水和地下水.

毛管断裂含水量
毛管悬着水的连续状态开始断裂时的土壤含水量
称为毛管断裂含水量。 当土壤含水量大于此值时，毛管悬着水就能向土 壤水分的消失点或消失面转移，反之，连续输移 水分就会遭到破坏，并将变为以薄膜水和水汽的 形式进行。 一般来说，毛管断裂含水量约为田间持水量的 65
％。
田间持水量
水量估计有16500km3，约为河道蓄水量的8倍。
在水文循环中，土壤起着十分重要的调节和分配水量的作 用。
问题：水分是怎样被吸收到土壤中去的 ? 进入土壤中的水 分是怎样储存、变化和运动的?
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
土壤质地：
组成土壤的固体颗粒的主要粒径或粒径的范围。
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
2 土壤水类型
吸湿水： 被干燥土粒表面分子引力所强烈吸附的水分
表现出固态水的性质，没有溶解能力，不能移动
§2 土壤水的存在形态
膜状水： 在吸湿水外层，被土粒剩余分子力所吸持的水膜
§2 土壤水的存在形态
毛管水： 由毛管作用保持在土壤毛管孔隙中的水
毛管上升水：地下水凭借毛管作用上升进入到土壤孔隙中 毛管悬着水：凭借毛管作用保持在靠近地面土层中的水分
例题： 砂粒：40％ 粉粒：40％ 粘粒：20％
壤 土
土壤质地三角形
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
土壤结构：
土壤中固体颗粒的排列方式、排列方向和团聚状态，有时也指 土壤孔隙的几何形状和大小。
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
土壤中的“三相”关系：
固体颗粒、土壤水、空气
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
Mw Ms
Vw Vw 容积含水率： Vt Vs V f
饱 和
Vw Vw 度： s V f Vw Va
以百分比%表示
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
a 表示土壤中气相比例的物理量：
孔隙度：
Va Vw f Vt Va Vw Vs Vf
e Vf Vs Vf Vt V f
最大分子持水量
膜状水达到最大数量，也就是水膜厚度达到最大 时所相应的土壤含水量称为最大分子持水量，它
是靠土壤颗粒分子力结合水分的最大值。
凋萎系数
植物生长需要通过根系不断地从土壤中吸收水分。根毛的吸水力量约 为15个大气压。当土壤颗粒对水分子的吸力超过15个大气压时，植物 就会因吸取不到土壤水而凋萎枯死。因此，所谓凋萎系数就是指土壤 颗粒对水分子的吸力为15个大气压时的土壤含水量。 作物品种不同，土壤种类不同，其凋萎系数也不同。 凋萎系数总是大于最大吸湿量，而小于最大分子持水量的。一般来说， 凋萎系数约为最大吸湿量的1.5倍，而是最大分子持水量的38～75 ％
饱和含水量
土壤中所有孔隙均被水充满时的土壤含水量称为饱和含水量。若用容
积含水率表示饱和含水量，则它与孔隙率是一致的。 饱和含水量与田间持水量之差即为受重力支配的自由重力水。
§3 土壤水的能量状态
1 土水势
——土壤水所具有的势能，称为土水势
标准参照状态：
在大气压下，与土壤同温度、具有固定高度的一个假想纯自由水面的 储水池。
土水势分析的关键点： 1 标准参照面的确定
2 正方向的确定
通过对势的分析能够讨论土壤水运动
与土壤“三相”有关的物理量：
s 表示土壤中固相比例的物理量：
固体密度：
s M s Vs
3 2 . 6 ~ 2 . 7 g / cm 一般土壤 s
干 容 重：
Ms Ms b Vt Vs Vw Va
§1 土壤的质地结构及“三相”关系
w表示土壤中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ相比例的物理量：
质量含水率：
（此时植物开始永久性凋萎）
毛管断裂含水量： 毛管悬着水的连续状态开始断裂时的土壤含水量 田间持水量： 土壤中毛管悬着水达到最大时的土壤含水量
饱和含水量： 土壤中全部孔隙都被水充满时的土壤含水量
最大吸湿量
在水汽达到饱和的空气中，干燥土壤的吸湿水达
到最大数量时的土壤含水量称为最大吸湿量，又
称吸湿系数。
第六章 土壤水和地下水
本 章 内 容
1 2 3 4 5
土壤的质地结构及“三相”关系
土壤水的存在形态 土壤水的能量状态
土壤水的运动
地下水的类型和特征
“土壤”是指地球表面风化的散碎外壳。是一种由大小不 同的固体颗粒集合而成的具有空隙或孔隙的散粒体，属多 孔介质。 “土壤水”则是指包含在土壤孔隙中的水分。地球表面的 土壤覆盖层是一个巨大的“蓄水库”，全球蓄于土壤中的
渗透重力水：在重力作用下，沿土壤中非毛管孔隙向下渗透的水 支持重力水：由地下水所支持而存在于毛管孔隙中的连续水体或
由土层中相对不透水层阻止渗透水继续向下而形成的水体
§2 土壤水的存在形态
3 土壤水分常数
——某些特征条件下的土壤含水率，称为土壤水分常数
最大吸湿量： 饱和空气中，干燥土壤的吸湿水达到最大时的土壤含水量 最大分子持水量： 膜状水达到最大数量时所对应的土壤含水量 凋萎系数： 土壤颗粒对水分子的吸力为15个大气压时的土壤含水量
孔隙比：
Va Va 充气孔隙度： f a Vt Vs Vw Va
§2 土壤水的存在形态
1 土壤水作用力
分子力： 土壤颗粒表面的分子对水分子的吸引力称为分子力 毛管力： 由于浸润性液体表面张力作用引起的水分在土壤毛
细管中上升的力称为毛管力
重
力： 地球引力对水分产生的作用力称为重力
§2 土壤水的存在形态
毛管悬着水
指不受地下水源补给影响的毛管水，即当大气降水 或灌溉后土壤中所吸持的液态水。
悬着 水 土粒
毛管上升水 指土壤中 受到地下水源 支持并上升到
毛管 上升 水 土粒 地下水位
一定高度的毛
管水，即地下 水沿着土壤毛 管系统上升并 保持在土壤中 的那一部分水 分。
§2 土壤水的存在形态
重力水： 在重力作用下能自由在土壤中运动的水
土壤中毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为
田间持水量。 它是不受地下水影响条件下土壤在田间或自然状 况时所能保持水分的最高数量，也就是说，降雨 或灌溉水进入土壤后，若超过田间持水量，则超
过部分将不能为土壤保持而以自由重力水形式向
下渗透。 田间持水量是将土壤水划分为土壤持水量和向下 渗透水分的“门槛”。