6第六章包气带水VIP专享

1 第六章 包气带水 参考书： 1）雷志栋、杨诗秀、谢森传，《土壤水动力学》，北京：清华大学出版社，1988。 2）张蔚榛，《地下水与土壤水动力学》，北京：中国水利水电出版社，1996。 3）张瑜芳，土壤水动力学，武汉水利电力大学研究生教材，1987。 6 ．1 毛细现象和毛细水 毛细现象：将细小的玻璃管插入水中，水会在管中上升一定的高度才停止，这便是固、液、气三相界面上产生的毛细现象。 按毛管理论，毛管负压为： DPc4，换算为负压水头（水柱高度）： DgDgPhcc03.04 式中：ρ ––––水的密度，等于1g/cm3； g––––重力加速度，等于981cm/s2； α ––––表面张力系数，取74dyn/cm（74×10-3N/m）； D––––毛管直径，单位为mm； hc––––毛管负压水头，以水柱高度表示，单位为m。 最大毛细上升高度与毛细管直径成反比，颗粒细小的土，最大毛细上升高度也大。 表5-1 土的最大毛细上升高度（据西林-别克丘林，1958） 土 名 最 大 毛 细 上 升 高 度（cm） 粗 砂 2 ~ 5 中 砂 12 ~ 35 细 砂 35 ~ 70 粉 砂 70 ~ 150 粘 性 土 >200 ~ 400 毛细现象毛细玻璃管hc 2 自然界中的物体都具有能量，而且普遍的趋势是自发地由能量高的状态向能量低的状态运动或转化，最终达到能量平衡状态。经典物理学认为，任一物体所具有的能量由动能和势能组成。由于水分在土壤孔隙中运动的很慢，其动能一般可忽略不计，因此： 土水势––––土壤水分所具有的势能，在决定土壤水分的能态和运动上就变的极为重要。 任两点之间土壤水势能之差，即土水势差，是水分在这两点之间运动的驱动力。 有关土壤水分的运动有两种理论： 1 ）毛管理论： 将土壤看成均匀的或不同管径的毛细管，将土壤水在土壤孔隙中的运动简化为在毛管中的运动进行研究。 毛管理论清楚易懂，2 0 世纪 5 0 年代以前应用比较广泛，目前仍有一定的实际意义，适用于对简单问题的分析。 2 ）势能理论： 用在土壤水势基础上推导出的土壤水运动方程，研究土壤水的运动。该理论比较严谨，可适用于各种边界条件，特别是随着计算机和数值计算的应用，使得土壤水运动的研究取得很大的进展。在土壤水运动研究方面具有广阔的前景。 毛细上升高度与悬挂毛细水 多孔介质中相互连通的孔隙网络可概化为毛细管。式(6 ．4 )表示毛细上升高度与毛细管直径成反比；因此，土颗粒越细、孔径越小，其毛细上升高度...