水文學(xué)原理(第四節(jié)2)課件

土壤水(SoilWater)內(nèi)容提綱①土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)②土壤中的“三相”關(guān)系③土壤水的作用力④土壤水的能量狀態(tài)⑤土壤水運(yùn)動(dòng)的控制方程土壤水內(nèi)容提綱①土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)1第五節(jié)土壤水運(yùn)動(dòng)的控制方程（

EquationofSoilWaterFlow）土壤水運(yùn)動(dòng)主要指土壤水中液態(tài)水的流動(dòng)。土壤物理特性在空間各個(gè)方向上都相同時(shí)稱為均質(zhì)土壤，否則，稱為非均質(zhì)土壤。土壤孔隙體積全部被水充滿時(shí)，稱為飽和土壤；反之，稱為非飽和土壤。飽和土壤為土粒和水組成的二相物質(zhì)系統(tǒng)。在飽和狀態(tài)下，土壤水在重力勢和壓力勢作用下產(chǎn)生飽和水流運(yùn)動(dòng)，屬于自由重力水滲流。第五節(jié)土壤水運(yùn)動(dòng)的控制方程土壤水運(yùn)動(dòng)主要指土壤水中液態(tài)水21、土壤水流的連續(xù)方程物質(zhì)守恒定律單位時(shí)間內(nèi)，流入控制體的水量-流出控制體的水量=控制體內(nèi)土壤水的改變量1、土壤水流的連續(xù)方程物質(zhì)守恒定律3設(shè)想從非飽和土壤中取出一個(gè)微分體，由于土壤水的運(yùn)動(dòng)，在dt時(shí)段內(nèi)從x方向進(jìn)入該微分體的水質(zhì)量為：從該微分體中流出的水質(zhì)量為：設(shè)想從非飽和土壤中取出一個(gè)微分體，由于土壤水的運(yùn)動(dòng)，4在x方向上凈進(jìn)入該微分體的水質(zhì)量為以上兩項(xiàng)之差在x方向上凈進(jìn)入該微分體的水質(zhì)量為以上兩項(xiàng)之差5沿y方向：沿z方向：沿y方向：沿z方向：6土體的凈入流量是x,y,z三個(gè)方向之和土體水量變化：土壤含水率土體的凈入流量是x,y,z三個(gè)方向之和土體水量變化：土壤含7土體的凈入流量等于土體水量變化等式變換有（土壤水流連續(xù)方程）：土體的凈入流量等于土體水量變化等式變換有（土壤水流連續(xù)方程）82、飽和水流的運(yùn)動(dòng)方程HenryDarcy(1803-1858)達(dá)西公式描述的是一維垂向飽和水流運(yùn)動(dòng)滲透系數(shù)，反映土壤透水特性水力坡度（單位距離水頭損失）總水頭（總勢）流程滲流量平均滲透速度2、飽和水流的運(yùn)動(dòng)方程HenryDarcy達(dá)西公式描述的是9認(rèn)識滲透系數(shù)K1）滲透系數(shù)是表示土壤透水性的數(shù)量指標(biāo)，其值等于水力坡度為1時(shí)的滲透速度。2）影響滲透系數(shù)的因素:土壤顆粒組成、孔隙度、孔隙大小、孔隙形狀及連續(xù)性、液體的黏滯性、密度和溫度等。3）滲透系數(shù)與土壤透水性的關(guān)系：滲透系數(shù)越大，土壤透水性越強(qiáng)。認(rèn)識滲透系數(shù)K103、均質(zhì)土壤非飽和水流運(yùn)動(dòng)方程

在非飽和水流時(shí)，由于土壤中有空氣存在，有效過水面積隨含水率減小而減少，滲透系數(shù)不是一個(gè)常數(shù)，而是隨土壤含水量的變化而變化，是土壤含水量的函數(shù)。3、均質(zhì)土壤非飽和水流運(yùn)動(dòng)方程在非飽和水流時(shí)，由于土11對均質(zhì)土壤的三維情況：對均質(zhì)土壤的三維情況：12非飽和土壤中，總勢為基質(zhì)勢與重力勢之和土壤水的流向以總勢梯度的方向確定。如果垂直方向梯度為零，便是水平流；若水平方向含水率均一，其勢梯度為零，則是垂向水流（下滲或蒸發(fā)時(shí)的土壤水運(yùn)動(dòng)）。非飽和土壤中，總勢為基質(zhì)勢與重力勢之和土壤水的流向以13水平流垂向水流水平流垂向水流141）理解土壤水流的連續(xù)方程2）理解飽和水流運(yùn)動(dòng)方程3）理解均質(zhì)土壤非飽和水流運(yùn)動(dòng)方程☆課程小結(jié)1）理解土壤水流的連續(xù)方程☆課程小結(jié)15☆思考題判斷：