Просмотр кода страницы Основная гидрофизическая характеристика

[[File:Wrc.svg|thumb|300px|right|Основная гидрофизическая характеристика для песка (Ss), глинистого суглинка (Uu), глины (Lu) и торфа (Tt).]]

'''Основна́я гидрофизи́ческая характери́стика''' ('''ОГХ''', '''кривая водоудерживания''') — в физике почв изотермическая равновесная зависимость между [[Потенциал почвенной влаги|капиллярно-сорбционным (матричным) давлением почвенной влаги]] и влажностью (обычно объёмной). Форма ОГХ специфична для каждого почвенного образца и характеризует структуру порового пространства почвы, [[гранулометрический состав|гранулометрический]] и минералогический состав. Характеризуется [[гистерезис]]ом, то есть несовпадением форм кривой при увлажнении и иссушении образца. В виду доминирования во времени в естественных условиях процессов иссушения, а также их равновесности, чаще используют ОГХ, найденную именно для иссушаемого образца.

== Форма кривой ОГХ ==

Обычно ОГХ представляется в графической форме (реже в виде таблицы), как зависимость капиллярно-сорбционного давления от влажности. При этом для давления используется [[логарифмическая шкала]], берётся [[десятичный логарифм]] от абсолютной величины давления — [[pF (почвоведение)|pF]]. Полученная кривая имеет S-образную форму, на которой выделяют несколько характерных областей:

* насыщения (при pF от 0 до в среднем 1,7)
* капиллярная (1,7 — 3,0)
* плёночная (3 — 4,5)
* сорбционная (более 4,5)
* недоступной для растений влаги (pF более 4,18)

а также несколько характерных точек. Первая точка соответствует pF близкому к 0, то есть почти полностью заполненному водой поровому пространству почвы (достичь абсолютно полного заполнения редко удаётся). Место первого изгиба кривой называют ''«давлением выхода воздуха (барботирования)»''. Между первой и второй точками изменение давления почвенной влаги приводит лишь к изменению кривизны [[капилляр (физика)|капиллярных]] [[Мениск (физика)|менисков]], но не к изменению влажности. От второй точки и далее изменение давления означает изменение доли почвенных пор заполненных водой (и пор, заполненных воздухом). Третья точка отражает влажность, соответствующую переходу области [[Формы воды в почве|плёночно-капиллярной влаги к сорбционной]].

== Зависимость ОГХ от свойств почвы ==

'''[[Гранулометрический состав]]'''. Облегчение грансостава приводит к сдвигу верхней части ОГХ влево, нижняя остаётся относительно неизменной.

'''[[Плотность почвы]]'''. Рыхление приводит к сдвигу верхней части ОГХ влево, а нижней части ОГХ вправо, в область высокой влажности.

'''Минералогический состав'''. При одном и том же давлении почвенной влаги водоудерживающая способность, к примеру, монтмориллонита, будет выше каолинита, поэтому его ОГХ будет сдвинута вправо, в область высоких влажностей.

'''Распределение пор по размеру'''. Капиллярно-сорбционное давление почвенной влаги, выраженное в сантиметрах водного столба — это высота капиллярного поднятия, по [[Формула Жюрена|формуле Жюрена]] связанная с радиусом капилляра:

<center>h = 0,15/r</center>

Разбив ось ординат на доли и посчитав для них радиусы (или диаметры) пор, по оси абсцисс (при использовании объёмной влажности) получим долю пор данного радиуса в общем поровом пространстве.

'''[[Почвенно-гидрологичские константы]]'''. [[Воронин, Анатолий Дмитриевич|А. Д. Воронин]] получил уравнения зависимости прямых, пересечение которых с ОГХ дают значения той или иной константы. Так, для максимальной адсорбционной влагоёмкости (МАВ) имеет место следующее уравнение: pF = 5,2 + 3W

Для максимальной молекулярной (ММВ): pF = 2,17 + 3W

Для максимальной капиллярно-сорбционной (МКСВ): pF = 2,17 + W

Для капиллярной (КВ): pF = 2,17

Константа 2,17 соответствует pF при радиусе капилляра 10 мкм — расстоянии, на которое распространяется влияние поверхностных сил твёрдой фазы почвы.

== Методы определения ==

Не существует метода, позволяющего определить ОГХ во всём диапазоне pF. Примерно до pF 2,9 возможно использование ''[[тензиометр (почвоведение)|тензиометра]]'' в сочетании с отбором проб на влажность (полевой метод) или его варианта – ''капилляриметра'': тензиометра, опущенного в насыщенную водой почву и соединённого другим концом с насосом (лабораторный метод). Задание воздуху в капилляриметре известного давления приводит к выходу в него из почвы некоторого количества воды, которое следует измерить после достижения равновесия. Капиллярно-сорбционное давление будет равно давлению воздуха с поправкой на давление столба воды в приборе, влажность находят методом обратного пересчёта. На сходных принципах основывается устройство ''тензиостата''.

В области pF до 5, а иногда и выше, может быть использован ''мембранный пресс''. Его принцип действия: на тонкопористую мембрану кладётся насыщенный образец почвы и над ним создаётся повышенное давление газа. Под мембраной сохраняется атмосферное давление и вода будет выходить из почвы, а её давление снижаться, до тех пор пока по абсолютной величине не сравняется с избыточным давлением газа над образцом. 

При еще больших значениях pF используют ''гигроскопический метод'' (или ''метод равновесия над растворами солей''). В [[эксикатор]]е над раствором соли устанавливается строго определённое относительное давление пара воды, после достижения равновесия в почве создастся соответствующее давление (потенциал) влаги. Остаётся только определить влажность.

''Уравнение ван Генухтена<ref>{{Cite web |url=https://www.finesoftware.ru/kontekstnaya-spravka/geo5/ru/material-models-in-flow-analysis-01/ |title=Материальные модели движения жидкости |access-date=2022-11-23 |archive-date=2022-11-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20221123203847/https://www.finesoftware.ru/kontekstnaya-spravka/geo5/ru/material-models-in-flow-analysis-01/ |deadlink=no }}</ref> для описания ОГХ''. Получают регрессионные выражения для параметров уравнения ван Генухтена (n,α и θmax,θmin) от фундаментальных свойств почвы. Температуропроводность зависит от плотности почвы, но и от минералогического состава. <ref>{{Cite web |url=https://teach-in.ru/file/synopsis/pdf/mathematical-modeling-in-soil-science-M-2.pdf |title=модели ван Генухтена |access-date=2022-11-23 |archive-date=2022-11-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20221123182204/https://teach-in.ru/file/synopsis/pdf/mathematical-modeling-in-soil-science-M-2.pdf |deadlink=no }}</ref>

== Литература ==
* ''Шеин Е. В.'' Курс физики почв.: учебник. — М.: Изд-во МГУ, 2005. — 432 с. ISBN 5-211-05021-5

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [http://seki.webmasters.gr.jp/swrc/index-ru.html ОГХ Приближение] {{Wayback|url=http://seki.webmasters.gr.jp/swrc/index-ru.html |date=20170313220704 }}

[[Категория:Почвоведение]]