水文学课件ppt版 第五章

第五章土壤水（SoilWater）Waterentersthesoil,interactswithsoilparticlesandleavesthesoil(throughevaporation,transpirationorleaching).HydrologicCycleandSoilHydrologicCycleandSoilColorStructureBulkDensityTexturepHTemperatureMoistureHorizonDepthsSoilpropertiesthatarepartofthehydrologiccycle.本章主要内容土壤的质地结构及“三相”关系1土壤水的存在形态2土壤水运动4土壤水的能量状态3第一节土壤的质地结构及“三相”关系1、土壤质地

(Soiltexture)组成土壤的固体颗粒的主要粒径或粒径的范围第一节土壤的质地结构及“三相”关系例题：砂粒：40％粉粒：40％粘粒：20％壤土1、土壤质地

(Soiltexture)土壤质地三角形第一节土壤的质地结构及“三相”关系2、土壤结构

(Soilconfiguration)土壤中固体颗粒的排列方式、排列方向和团聚状态，有时也指土壤孔隙的几何形状和大小。第一节土壤的质地结构及“三相”关系3、土壤中的“三相”关系

(Threephaseswithinasoil)Solids:固体颗粒Liquids:土壤水Vapor:空气第一节土壤的质地结构及“三相”关系4、与土壤“三相”有关的物理量a表示土壤中固相比例的物理量：一般土壤：固体密度(soliddensity)：干容重(Drybulkdensity)：第一节土壤的质地结构及“三相”关系b表示土壤中液相比例的物理量：质量含水率(Gravimetricwatercontent)：容积含水率(volumetricwatercontent)：饱和度(thedegreeofsaturation)：4、与土壤“三相”有关的物理量第一节土壤的质地结构及“三相”关系c表示土壤中气相比例的物理量：孔隙度(Porosity)：孔隙比(Voidratio)：充气孔隙度(Aerationporosity)：4、与土壤“三相”有关的物理量第二节土壤水的存在形态1、土壤水作用力(Forcesgoverningsoilwater)3、土壤水分常数(Soilwaterconstants)2、土壤水类型(Soilwaterclassification)第二节土壤水的存在形态1、土壤水作用力(Forcesgoverningsoilwater)分子力(Molecularforce)

：土壤颗粒表面的分子对水分子的吸引力称为分子力.第二节土壤水的存在形态1、土壤水作用力(Forcesgoverningsoilwater)毛管力(Capillaryforce)

：由于浸润性液体表面张力作用引起的水分在土壤毛细管中上升的力称为毛管力.WhatisAdhesion（粘着力）?itistheattractionoftwodifferentmolecules(watertosoil)WhatisCohesion（粘结力）?itistheattractionoftwosimilarmolecules(watertowater)第二节土壤水的存在形态1、土壤水作用力(Forcesgoverningsoilwater)毛管力(Capillaryforce)

：由于浸润性液体表面张力作用引起的水分在土壤毛细管中上升的力称为毛管力.第二节土壤水的存在形态1、土壤水作用力(Forcesgoverningsoilwater)重力(Gravitationalforce)

：地球引力对水分产生的作用力称为重力.第二节土壤水的存在形态2、土壤水类型

(Soilwaterclassification)SoilWaterBoundWaterFreeWaterHygroscopicWaterFilmWaterCapillaryWaterGravitationalWaterAscendingwaterincapillarytubeSuspendedcapillarywaterPercolatingwaterSustainedgravitationalwater第二节土壤水的存在形态吸湿水(HygroscopicWater)

：

被干燥土粒表面分子引力所强烈吸附的水分。表现出固态水的性质，没有溶解能力，不能移动2、土壤水类型

(Soilwaterclassification)第二节土壤水的存在形态膜状水(Filmwater)：在吸湿水外层，被土粒剩余分子力所吸持的水膜。2、土壤水类型

(Soilwaterclassification)第二节土壤水的存在形态毛管水(Capillarywater)：由毛管作用保持在土壤毛管孔隙中的水。毛管上升水(Ascendingwaterincapillarytube)

：地下水凭借毛管作用上升进入到土壤孔隙中毛管悬着水(Suspendedcapillarywater)

：凭借毛管作用保持在靠近地面土层中的水分2、土壤水类型

(Soilwaterclassification)第二节土壤水的存在形态重力水(Gravitationalwater)：在重力作用下能自由在土壤中运动的水。渗透重力水(Percolatingwater)：在重力作用下，沿土壤中非毛管孔隙向下渗透的水。支持重力水(Sustainedgravitationalwater)：由地下水所支持而存在于毛管孔隙中的连续水体或由土层中相对不透水层阻止渗透水继续向下而形成的水体。2、土壤水类型

(Soilwaterclassification)第二节土壤水的存在形态3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)——某些特征条件下的土壤含水率，称为土壤水分常数1)Hygroscopiccoefficient(最大吸湿量)饱和空气中，干燥土壤能吸收的最大水汽量第二节土壤水的存在形态3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)——某些特征条件下的土壤含水率，称为土壤水分常数2)Maximummolecularmoistureholdingcapacity(最大分子持水量)土壤颗粒的分子力所能吸附的水分最大值第二节土壤水的存在形态3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)——某些特征条件下的土壤含水率，称为土壤水分常数3)Wiltingpoint(凋萎系数)土壤颗粒对水分子的吸力为15个大气压时的土壤含水量(此时植物开始永久性凋萎)thesoilhassolittlewater,thatplantscannolongerrecoverfromwiltingrootscannolongertakeinwater第二节土壤水的存在形态3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)——某些特征条件下的土壤含水率，称为土壤水分常数4)Moisturecontentatcapillaryrupture(毛管断裂含水量)毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量第二节土壤水的存在形态3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)——某些特征条件下的土壤含水率，称为土壤水分常数5)Fieldcapacity(田间持水量)土壤中毛管悬着水达到最大时的土壤含水量whenthesoilcontainsthemaximumamountofavailablewater,thegreatestamountofwateritcanholdagainstgravity第二节土壤水的存在形态3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)——某些特征条件下的土壤含水率，称为土壤水分常数6)Saturationcapacity(饱和含水量)土壤中全部孔隙都被水充满时的土壤含水量第二节土壤水的存在形态Saturation（饱和状态）versus

fieldcapacitySaturationistheamountwaterasoilcanholdwhenallporespacesarefullFieldcapacityistheamountofwaterasoilscanholdagainstgravitydrainage3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)第二节土壤水的存在形态3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)第二节土壤水的存在形态3、土壤水分常数

(Soilwaterconstants)PlantResponsetoSoil-WaterContent第二节土壤水的存在形态4、土壤水分常数的水文学意义最大分子持水量干燥最大吸湿量凋萎系数毛管断裂含水量田间持水量饱和含水量Soilwaterconstants作用力大小(*104Pa)9800030414761.30.78ForcesType分子力毛管力重力Infiltration快缓慢稳定SoilWaterClassification吸湿水膜状水毛管水重力水束缚水自由水小and慢随土壤含水量增加而增加蒸发能力RSNORGRGEvapotranspirationRunoff第二节土壤水的存在形态5、不同土壤类型的土壤参数---Energystatusofsoilwater土壤水分特性曲线(SoilWaterCharacteristicCurve)Part2土水势(SoilWaterPotential)Part1第三节土壤水的能量状态SoilASandSoil10%SoilBClaySoil15%Wheredoeswaterflow?SoilWaterPotentialWatermovesfromareasofhighpotential(wetsoil:-2or-4)toareasoflowpotential(drysoil-8)SoilSoilRoot-7-2-3-0.4-8SoilWaterPotential第三节土壤水的能量状态1、土水势

(Soilwaterpotential)——土壤水所具有的势能，称为土水势——Theamountofworkthatmustbedoneperunitofaspecifiedquantityofpurewaterinordertotransportreversiblyandisothermallyaninfinitesimalquantityofwaterfromaspecifiedsourcetoaspecifieddestination.第三节土壤水的能量状态1、土水势

(Soilwaterpotential)标准参照状态：

在标准大气压下，与土壤同温度、具有固定高度的一个假想纯自由水面的储水池。土水势分析的关键点：

1标准参照面的确定

2正方向的确定第三节土壤水的能量状态1、土水势

(Soilwaterpotential)1)Thegravitationalpotential

（g）---Theamountofworkaninfinitesimalamountofpurefreewatercandoatthesiteofthesoilsolutionasaresultoftheforceofgravity.---要把一定数量的土壤水分举起而克服重力所作的功第三节土壤水的能量状态1、土水势

(Soilwaterpotential)2)Thepressurepotential

（p）---Insaturatedsoil,thepressurepotentialisalwayspositive.Inanunsaturatedfieldsoilthepressurepotentialisalwayszero.---饱和土壤中水分受到周围水分对它的压力作用所具有的势能第三节土壤水的能量状态1、土水势

(Soilwaterpotential)3)Thematricpotential（m）---Thisworkislessthanzeroornegativework,thusreportedinnegativevalues.---由分子力和毛管力引起的土水势第三节土壤水的能量状态1、土水势

(Soilwaterpotential)饱和土壤非饱和土壤4)

Totalsoilwaterpotential（）Theamountofworkaninfinitesimalquantityofwaterwilldoinmovingfromapooloffreewaterthesamecompositionasthesoilwatertoapoolofpurewateratthesamelocation.土壤水的运动方向总是从总势大的地方指向总势小的地方。当土壤水总势梯度不等于零时，土壤水就处于运动状态；当总势梯度为零时，土壤水就处于静止状态。第三节土壤水的能量状态土水势(cm)ABCDEF1515151515157152535352180000000-10-20-20-6ABCDEF10cm10cm8cm7cm14cm例题1、土水势

(Soilwaterpotential)第三节土壤水的能量状态2、土壤水分特性曲线

(Soilwaterc