Křivka zadržování vody - Water retention curve

Křivka zadržování vody u písku (Ss), buď bahna nebo jílovité hlíny (Uu), buď hlinité bahna nebo jílu (Lu), a buď jílu nebo rašeliny (Tt).

tento článek možná matoucí nebo nejasné čtenářům. Prosím, pomoz nám objasnit článek. O tom by mohla být diskuse diskusní stránka. (Září 2017) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Křivka zadržování vody je vztah mezi obsah vody, θ a půda vodní potenciál, ψ. Tato křivka je charakteristická pro různé typy půdy a také se jí říká charakteristika půdní vlhkosti.

Používá se k předpovědi akumulace vody v půdě, zásobování rostlin vodou (kapacita pole ) a stabilita agregátu půdy. V důsledku hysterický vliv plnění vody a vypouštění pórů, lze rozlišit různé křivky smáčení a sušení.

Obecné rysy křivky zadržování vody lze vidět na obrázku, na kterém je vynesen objemový obsah vody θ proti maticovému potenciálu, ${ displaystyle Psi _ {m}}$. U potenciálů blízkých nule je půda téměř nasycená a voda je v půdě zadržována primárně kapilárními silami. Jak θ klesá, vazba vody se stává silnější a s malým potenciálem (negativnější, blíží se) bod vadnutí ) voda je silně vázána v nejmenších pórech, v kontaktních bodech mezi zrny a jako filmy vázané adsorpčními silami kolem částic.

Písečné půdy budou zahrnovat hlavně kapilární vazbu, a proto budou uvolňovat většinu vody s vyšším potenciálem, zatímco jílovité půdy s adhezivní a osmotickou vazbou budou uvolňovat vodu s nižšími (negativnějšími) potenciály. Při jakémkoli daném potenciálu budou rašelinové půdy obvykle vykazovat mnohem vyšší obsah vlhkosti než jílovité půdy, u nichž se očekává, že pojmou více vody než písčité půdy. Schopnost zadržování vody v jakékoli půdě je způsobena pórovitostí a povahou vazby v půdě.

Křivkové modely

Tvar křivek zadržování vody lze charakterizovat několika modely, jedním z nich je model van Genuchten:^[1]

${ displaystyle theta ( psi) = theta _ {r} + { frac { theta _ {s} - theta _ {r}} { left [1 + ( alpha | psi |) ^ {n} vpravo] ^ {1-1 / n}}}}$

kde

${ displaystyle theta ( psi)}$ je křivka zadržování vody [L³L⁻³];

${ displaystyle | psi |}$ je sací tlak ([L] nebo cm vody);

${ displaystyle theta _ {s}}$ obsah nasycené vody [L³L⁻³];

${ displaystyle theta _ {r}}$ obsah zbytkové vody [L³L⁻³];

${ displaystyle alpha}$ souvisí s inverzí sání vstupu vzduchu, ${ displaystyle alpha> 0}$ ([L.⁻¹] nebo cm⁻¹); a,

${ displaystyle n}$ je míra distribuce velikosti pórů, ${ displaystyle n> 1}$ (bezrozměrný).

Na základě této parametrizace byl vyvinut predikční model pro tvar vztahu nenasycené hydraulické vodivosti - nasycení - tlaku.^[2]

Dějiny

V roce 1907 Edgar Buckingham vytvořil první křivku zadržování vody.^[2] Byl změřen a vyroben pro šest půd s různou strukturou od písku po hlínu. Data pocházela z experimentů provedených na půdních kolonách vysokých 48 palců, kde se konstantní hladina vody udržovala asi 2 palce nad dnem pravidelným přidáváním vody z boční trubice. Horní konce byly uzavřeny, aby se zabránilo odpařování.

Metoda

Parametry van Genuchten (${ displaystyle alpha}$ a ${ displaystyle n}$) lze určit polním nebo laboratorním testováním. Jednou z metod je metoda okamžitého profilu,^[3] kde obsah vody ${ displaystyle theta}$ (nebo efektivní sytost ${ displaystyle Se}$) jsou určeny pro sérii měření sacího tlaku ${ displaystyle psi}$. Kvůli nelinearitě rovnice, numerické techniky, jako je nelineární nejmenší čtverce k řešení parametrů van Genuchten lze použít metodu.^[4][5] Přesnost odhadovaných parametrů bude záviset na kvalitě získaného datového souboru (${ displaystyle theta}$ a ${ displaystyle psi}$). Pokud jsou křivky zadržování vody vybaveny nelineárními nejmenšími čtverci, může dojít k nadhodnocení nebo podhodnocení konstrukce. V těchto případech lze reprezentaci křivek zadržování vody zlepšit, pokud jde o přesnost a nejistotu, použitím regrese Gaussova procesu na rezidua, která se získají po nelineárních nejmenších čtvercích. To je většinou způsobeno korelací mezi datovými body, která se počítá s regresí Gaussova procesu prostřednictvím funkce jádra. ^[6]

Viz také

• Půdní voda (retence)

Reference

• Brady, N.C. (1999). Podstata a vlastnosti půd (12. vydání). Horní sedlo, NJ: Prentice-Hall. str. 183–9. ISBN  0-13-852444-0.

externí odkazy

• Model UNSODA databáze hydraulických vlastností nenasycené půdy
• Fit SWRC přizpůsobit hydraulické modely půdy údajům o zadržování vody v půdě