不同類型土壤導水率和含水量礦物分析顯微鏡
一般說來,微分方程式能有無限數(shù)目的解答。為確定任何已知情況下的
特定答案,就需要規(guī)定邊界條件,和在不穩(wěn)定流的情況下,還需要規(guī)定起始條
件。能存在有不同類型的邊界條件(如,不透水的邊界、自由水面、已知壓
力的邊界或已知的流進或流出速率等),但在每種情況下通量和壓頭必須在
全系統(tǒng)中是連續(xù)的。在有層次的土壤,在越過層間邊界時,導水率和含水量
可能是不連續(xù)的(即,它們可能表現(xiàn)急劇變化)。
在不穩(wěn)定流,膨脹土壤的固體基質(zhì)進行移動,所以達西定律是應(yīng)用于與
土粒有關(guān)的水運動,而不是與物理空間有關(guān)的運動
土壤中水流的適當?shù)奈锢碚f明要求規(guī)定三個參數(shù):通量、水頭和導水率
。根據(jù)達西定律,知道了它們中任何兩個就能夠計算出第三個。達西定律表
明通量等于導水率和水頭梯度的乘積。水頭梯度本身包括壓力和重力勢梯
度,前者在水平系統(tǒng)中的水流是唯一的原因,而后者出現(xiàn)于垂直系統(tǒng)。飽和
時的導水率是土壤對水流的一個可以做為特征的性質(zhì),它是與孔隙度和孔徑
分布有關(guān)勺。
絕大多數(shù)田間和植物根區(qū)的土壤水流過程都是出現(xiàn)在土壤處于不飽和的
狀態(tài)。定量地說明不飽和流過程一般是復雜和困難的,因為在不飽和流中常
常包含有土壤水狀態(tài)和含量的變化。這些變化包括不同含水量(濕度)吸力
和導水率間的復雜關(guān)系,它們可能還要受滯后作用的影響。用方程表達和解
答不飽和流問題經(jīng)常需要使用間接的分析方法,這些方法是基于近似法或數(shù)
理技術(shù)。因此,處理這些問題的精確理論和方法發(fā)展得相當晚。可是,近年
來不飽和流的研究,成了土壤物理學中最重要和活躍的課題,這類研究促進
了理論和實踐上的進展。
不飽和流與飽和流的比較
由一種有效的勢能梯度產(chǎn)生的推動力所造成的土壤水流,流動是朝向降
低勢能的方向,同時流速(通量)是與勢能梯度成比例并受流動經(jīng)過的孔隙通
道的幾何性質(zhì)影響的。這些原則在不飽和土壤中和在飽和土壤中一樣應(yīng)用
。
