Ґрунтознавство

Категорії ґрунтової вологи. Виділяють такі основні категорії і форми ґрунтової води, що різняться між собою тривкістю зв'язку з твердою фазою ґрунту і ступенем рухливості.

Зв'язана вода утвориться шляхом сорбції пароподібної і рідкої води на поверхні твердих часток ґрунту. Розрізняють прочнозв’язану і рихлозв’язану воду.

Прочнозв’язана (гігроскопічна) вода утвориться в результаті адсорбції парів води на поверхні твердих часток ґрунту, безпосередньо примикає до них у виді плівки з 2-3 орієнтованих прошарків молекул води. Гігроскопічна вода утримується дуже міцно, цілком недоступна рослинам, відрізняється по властивостях від вільної води. Має підвищену щільність, низкою електропровідністю, не розчиняє речовини, розчинні у вільній воді, замерзає при низькій температурі (від -4°С до -7°С).

Сорбційні сили поверхні ґрунтових часток не насичуються цілком за рахунок пароподібної води. При зіткненні твердих часток ґрунту з рідкою водою утвориться додаткова плівка зі слабоориентированних молекул води. Товщина цієї плівки може досягати декількох десятків молекул води. Додатково сорбірованная вода називається рихлозв’язаною, утримується менше міцно, може пересуватися від ґрунтової частки з більшою плівкою до тих часткам, де плівка тоньше. Для рослин ця вода доступна лише частково, від властивостей вільної води відрізняється менше різко, чим прочнозв’язана.

Вільна вода не пов'язана силами тяжіння з ґрунтовими частками, доступна рослинам. Розрізняють дві форми вільної води в ґрунті – капілярну і гравітаційну.

Капілярна вода заповнює капілярні пори, пересувається в них під впливом капілярних сил. У залежності від характеру зволоження розрізняють капілярно-підвіщену і капілярно-підперту воду. При зволоженні ґрунти поверх (атмосферні осадки, зрошувальні води) формується капілярно-підвішена вода, серед якого виділяється декілька видів вологи: плівково-підвішена – частина капілярної води, роз'єднана «пробками» плівкової води. Характерна для ґрунтів суглинного і глинистого механічного складу; внутриагрегатная підвішена – вода, що заповнює капіляри комочків структурного ґрунту; стикова підвішена волога подана окремими роз'єднаними водяними скупченнями на стику між твердими частками ґрунту. Характерна для піщаних ґрунтів.

При зволоженні ґрунти знизу (від ґрунтових вод) у ґрунті утвориться капілярно-підперта вода. Зона капілярного насичення над ґрунтовою водою називається капілярною каймою.

Гравітаційна вода розміщається в значних некапілярних порах, легко пересувається по профілі ґрунту під дією гравітаційних сил. Розрізняють гравітаційну воду, що просочується і вологу водоносних обріїв. Волога водоносних обріїв утворить ґрунтово-ґрунтові води над водоупорним прошарком.

Основними водяними властивостями ґрунтів є водоутримуюча здатність, водопроникність і водопідйомна здатність.

Властивість ґрунту утримувати воду, обумовлена дією сорбційних і капілярних сил, називається водоутримуючою здатністю. Найбільша кількість води, що спроможна утримувати ґрунт тими або іншими силами, називається вологоємністю.

У повітряно-сухому стані в ґрунті утримується деяка кількість гігроскопічної (прочнозв’язаной) води, адсорбованої з водяних парів ґрунтового або атмосферного повітря.

Спроможність ґрунту сорбувати пароподібну воду називається гігроскопічністю. Утримання гігроскопічної води (Г) у ґрунті залежить від відносної вологості повітря і властивостей самого ґрунту. Ніж важче її механічний склад, чим більше в ній утримується органічних і мінеральних колоїдів, тим вище гігроскопічна вологість.

Для одної і тієї ж ґрунту утримання гігроскопічної води змінюється в залежності від насиченості повітря парами води. При відносній вологості менше 20% утвориться мономолекулярний прошарок адсорбованої води. Подальше насичення повітря парами води збільшує кількість сорбирує води.

Коли відносна вологість повітря наближається до 100%, ґрунтів насичується водою до максимальної гігроскопічності (МГ). Адсорбція парів води при високій відносній вологості повітря супроводжується капілярною конденсацією, утворенням краплинно-рідкої води, на стиках ґрунтових часток, у їхніх поглибленнях.

Найбільша кількість прочнозв’язаної, строго орієнтованої води, утримуваної адсорбційними силами, характеризує максимальну адсорбційну вологоємність (МАВ). Вона складає біля 60-70% МГ.

Максимальна гігроскопічна вологість досить стабільний розмір. Її використовують для обчислення вологості зав’ядання, крім того, вона подає інформацію про ступінь дисперсності ґрунту. Значення МГ у піщаних ґрунтах коливаються в межах 0, 1-1%, у глинистих, гумусированих ґрунтах досягають 10-15%, а в органогенних ґрунтах – 20-40%. Найбільше можливе утримання рихлозв’язанної води, утримуваної сорбційними силами або силами молекулярного тяжіння, характеризує максимальна молекулярна вологоємність (ММВ).

Рихлозв’язана вода, поступово збільшуя товщину плівок із притокою вологи, переходить у вільну, що згодом цілком заповнює капілярні і некапілярні пори. Коли всі пори в ґрунті заповнюються водою, наступає стан зволоження, називаний повною вологоємністю або водомісткістю.

Повна вологоємність (ПВ) – найбільша кількість води, що може вмістити ґрунт при повному заповненні всіх пір водою. Якщо гравітаційна вода не підпирається ґрунтовими водами, то вона стікає в більш глибокі обрії. Найбільша кількість води, що залишається в ґрунті після багатого зволоження і стікання всієї гравітаційної води при відсутності шаруватості ґрунту і дії ґрунтових вод, що підпирає, називається найменшою або граничною-польовою вологоємністю (НВ або ППВ).

В міру випару і споживання води рослинами губиться сплошность заповнення водою капілярів, зменшується рухливість води і доступність її рослинам. Вологість, що відповідає розірванню суцільності капілярів, називається вологістю розірвання капілярів (ВРК). Для суглинних і глинистих ґрунтів ВРК складає 65-70% НВ.

Найменша вологоємність залежить від механічного