Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.4: Вимірювання та рух ґрунтових вод

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    37894

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання

    • Ознайомтеся з рушійними силами руху ґрунтових вод та тим, як властивості ґрунту можуть впливати на рух ґрунтових вод.
    • Перегляньте основний вміст ґрунтових вод та типи води, що утримуються у ґрунті при різній напруженості.
    • Вивчіть деякі сучасні прилади, що використовуються для вимірювання вмісту ґрунтових вод і описати, як вони функціонують.
    • Перегляньте загальні розрахунки для вимірювання та руху ґрунтових вод.

    У лабораторії «Відносини ґрунту та води» ми розробили відносини ґрунтових вод для піщаного ґрунту та глинистого ґрунту. Ці співвідношення ґрунтових вод є важливими для інтерпретації результатів з будь-якого датчика ґрунтової води. Після калібрування ці датчики можна використовувати для кількісної оцінки доступної води для рослин. Вони також можуть бути використані для визначення напрямку потоку води за рахунок сили тяжіння, капілярності або навіть осмотичного потенціалу. Хоча можна керувати зрошувальною системою зі смартфона, глибоке знання принципів, які регулюють вимірювання та рух води, має важливе значення для ефективного використання такої технології. У цій лабораторії ми подивимося класичне відео про рух ґрунтових вод, візьмемо участь у деяких практичних заходах, пов'язаних із вмістом ґрунтових вод, та спостерігаємо за деякими сучасними датчиками вологості ґрунту.

    Матеріали

    • Набір задач вимірювання та руху ґрунтових вод
    • Комп'ютер з доступом до Інтернету та проектором
    • Тензиометр з вакуумметром або датчиком тиску
    • Блоки електричного опору WATERMARK 200SS з керівництвом користувача (Irrometer Company, Inc., Riverside, CA, США)
    • Малий датчик вологості EC-5 з керівництвом користувача (EC-5 Малий датчик вологості, пристрої Decagon, Pullman, WA, США)
    • Датчик ґрунту Hydra Probe з посібником користувача (Stevens Water Monitoring Systems Inc., Портленд, штат Орегон, США)

    Рекомендоване читання

    Призначення передлабораторії

    Використовуючи рекомендоване читання, лабораторію відносин ґрунту та води та введення в цю лабораторію, розглянемо наведені нижче питання. Ці визначення/питання нададуть стислий виклад основних концепцій, які будуть розглянуті в лабораторії. Вони корисні навчальні записки до іспитів.

    1. Опишіть, чому тонкотекстуровані ґрунти підходять для землеробства на сухих ділянках, тоді як грубі текстуровані ґрунти - ні
    2. Ранжирують ґрунти з текстурами глинистих суглинків, суглинків та супіщаних суглинків із ґрунту з найвищим натягом води до ґрунту з найменшим натягом води.
    3. Визначте криву утримання вологи в ґрунті (також відому як співвідношення ґрунтових вод) та опишіть, як вона використовується.
    4. Опишіть, чому розміщення добрив важливо в зрошуваних системах.

    Вступ

    Рух ґрунтових вод є важливим процесом у ґрунті; він контролює кількість води, доступної рослинам, скільки води може зберігатися в ґрунті та чи є в кореневій зоні надлишок води. Рух ґрунтових вод класифікується на насичений потік, ненасичений потік та потік пари.

    Насичений потік виникає при напруженості від 0 до -0,3 бар, між насиченістю і ємністю поля. Швидкість потоку залежить від гідравлічної провідності, яка контролюється розміром пор. Загалом, чим грубіше матеріал, тим швидше витрата. Рушійною силою насиченого потоку є гідростатичний напір, тому чим вище стовп води, тим більше гідростатичний напір. Це як занурення на дно басейну. Чим глибше ви йдете, тим більше стовп води над вами. При достатньому тиску вуха можуть поскочити.

    Ненасичений потік, також відомий як капілярний потік, виникає між 0,3 до 31 бар, між потужністю поля та сухим повітрям. Загалом ґрунтова вода рухається через капілярну дію з областей з найбільшою потенційною енергією, до районів з найменшою потенційною енергією. По суті, він переміщається з вологих ділянок в сухі ділянки. Іншими словами, сила приводу - це градієнт натягу. Гідравлічна провідність контролює, наскільки швидко може текти вода. У ненасичених умовах гідравлічна провідність контролюється звивистістю, або наскільки прямим або непрямим є шлях потоку води. Прямий шлях є найбільш прямим і, отже, найшвидшим маршрутом, тоді як найменш прямий шлях - найповільніший маршрут.

    Потік пари схожий на капілярний потік, але приводиться в дію градієнтами тиску пари замість натягу води.

    Діяльність 1: Рух води в грунтах Відео

    Перегляньте відео «Рух води в грунтах» (Hsieh et al., 1961) як клас, а потім дайте відповідь на наступні запитання:

    Які дві сили відповідають за рух води вгору проти низхідної сили тяжіння?

    При першому додаванні води в поливну борозну рух води назовні (в сторону) становить ________ рух води вниз.

    • Менше
    • Рівний
    • Більше, ніж

    Коли переважають гравітаційні сили?

    Для демонстрації використовують дрібний грунт з шаром грубого матеріалу (піску), опишіть, що відбувається спочатку, коли фронт змочування досягає піску.

    Для тієї ж демонстрації, що повинно відбуватися, щоб вода перейшла в грубий шар?

    Для тієї ж демонстрації, що відбувається, коли насичений шар досягає піску?

    Для демонстрації з грубим грунтом, що містить шар дрібного матеріалу (наприклад, глини), опишіть, що відбувається спочатку, коли фронт змочування досягає глини.

    Для тієї ж демонстрації чому над глиняним шаром утворюється рівень води?

    Що відбувається при нанесенні вільної води безпосередньо на шар грубого матеріалу? Що є рушійною силою швидкого руху?

    Що відбувається, коли шар грубого матеріалу не знаходиться в безпосередньому контакті з вільною водою?

    У порівнянні руху води в супіску, суглинку та глинистому суглинку, яка текстура має найглибше проникнення зрошувальної води? Чому?

    Чому землеробство на сухих ділянках практичне на тонкофактурних ґрунтах, але не на груботекстурованих ґрунтах?

    Опишіть, як розчинні добрива переміщаються всередині борозни по відношенню як до зрошувального каналу, так і до кореневої системи врожаю?

    Де повинні розташовуватися кахельні стоки, щоб вони забирали зайву воду?

    Діяльність 2: Демонстрація губки руху ґрунтової води

    Використовуючи губку та лоток за столом, стисніть губку, поки вона занурена під воду.

    Прирівнюючи губку та воду, яку вона утримує, до ґрунтової та ґрунтової води, який вміст води має ця губка?

    • Насиченість
    • Ємність поля
    • точка в'янення
    • Повітря сухий

    Вода, яка вільно стікала з колись насиченої губки, вважається який тип води?

    • Гравітаційна вода
    • Рослинна доступна вода
    • Недоступна вода
    • капілярна вода

    Тепер витягніть губку з води, потримайте її над каструлею і дайте їй капнути. Зверніть увагу, що вода буде вільно стікати з губки на деякий час, але з часом зупиняється.

    Прирівнюючи губку та воду, яку вона утримує, до ґрунтової та ґрунтової води, який вміст води має зараз губка?

    • Насиченість
    • Ємність поля
    • точка в'янення
    • Повітря сухий

    Нанесіть невеликий тиск на губку, щоб видалити трохи води, і дайте воді капнути в каструлю. Зверніть увагу, що при застосуванні більшої сили з губки видаляється більше води. Це нагадує, як рослини видаляють воду з грунту. Спочатку на них витрачається дуже мало енергії для видобутку води. Однак у міру висихання грунту потрібно все більше енергії для видалення води.

    Прирівнюючи губку та воду, яку вона утримує, до ґрунтової та ґрунтової води, який вміст води має губка, коли ви більше не можете видалити воду, стискаючи губку?

    • Насиченість
    • Ємність поля
    • точка в'янення
    • Повітря сухий

    Зверніть увагу, що губка ще волога. Це тому, що навіть за межами точки, де рослини можуть видаляти воду з ґрунту, деяка кількість води все ще залишається. Ця вода називається як?

    • Гравітаційна вода
    • Рослинна доступна вода
    • Недоступна вода
    • капілярна вода

    Діяльність 3: Прилади для вимірювання вологості ґрунту

    У підручнику розглянемо прилади для вимірювання вологості грунту і принцип, за яким працює кожен прилад. Спостерігайте за пристроями на дисплеї в лабораторії.

    Тензиометр

    Що насправді читає лічильник?

    Чи вимірює тензиометр вміст вологи в ґрунті або потенціал вологості ґрунту?

    Блоки електричного опору та датчики марки Watermark

    Що насправді читає лічильник?

    Як визначається вміст вологи за показанням лічильника?

    Об'ємний датчик вмісту води (Decagon EC-5)

    Що насправді читає лічильник?

    Як визначається вміст вологи за показанням лічильника?

    Стівенс Гідра Зонд Датчик грунту

    Що насправді читає лічильник?

    Як визначається вміст вологи за показанням лічильника?

    Діяльність 4 та призначення: Набір проблем

    Набір проблем буде надано вам на початку лабораторного сеансу.