灌溉排水工程学1-1-2013.ppt

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1,第一章农田水分状况,2,第一章农田水分状况与土壤水分运动Fieldwaterregimeandsoilwatermovement,了解入渗及蒸发条件下土壤水分运动数学模型的建模过程及求解方法;了解土壤-植物-大气连续系统原理（SPAC）；理解土水势、土壤水吸力、土壤水分特征曲线的概念及其应用；掌握土壤水分运动基本方程的推导以及入渗条件下土壤水分运动基本方程的菲利普近似解;掌握考斯加可夫公式在农业水利工程中的应用。

教学目的,3,何谓农田水分状况？

为什么要学习和研究农田水分状况？

1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,4,1.农田水分一般存在三种基本形式

（1）地面水surfacewater

（2）地下水groundwater（3）土壤水soilwater,一、农田水分存在的形式与作物生长的关系,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,5,土壤水soilwater,固态水Solid-statewater,气态水Vaporphasewater,液态水Liquidstatewater,吸湿水hydroscopicwater,薄膜水adhesivewater,毛管水CapillaryWater,重力水gravitationalwater,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,6,汽态水（Vapor）,汽态水：

存在于土壤空隙中的水汽,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,7,吸着水（Hygroscopicwater）,薄膜水：

吸湿水:

1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,8,毛管水:

1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,9,Smallerporesholdwaterwithgreaterenergy,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,10,毛管水的上升高度：

T=surfacetension=wettingangler=radiusofpored=densityofwaterg=gravity,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,11,上升毛管水,悬着毛管水,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,12,重力水（GravitationalWater）,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,重力水：

13,饱和含水率（Saturation）,一、基本概念,2.土壤水分常数,土壤水分常数,吸湿系数（HygroscopicCoefficient）:

最大分子持水率：

凋萎系数（WiltingPoint）,田间持水率（FieldCapacity）,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,14,一、基本概念,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,15,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,16,关于土壤水分的几点补充,水分的形态是变化的,可以互相转化的土壤水分的有效性是从作物能否直接吸收而言,是相对的田间持水率通常以灌水两天后土壤所能保持的含水率表示，国外一般以灌水24小时后的土壤含水率表示,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,17,3.土壤含水率的表示方法,

（1）以土壤绝对含水率表示1）以占土壤重量的百分数表示（）,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,18,2）以占土壤容积的百分数表示（）,3）以水层厚度的毫米表示,（为土壤容重）,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,19,4）以水的体积表示（m3/亩）土壤贮水量（m3/亩）=水层厚度（mm）,

（2）以土壤的相对含水率表示1）以占田间持水率的百分数表示：

2）以占饱和含水率的百分数表示,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,20,烘干测定法,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,21,仪器准备取土称重烘干称重计算,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,22,2500S电子张力计（法国）,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,23,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,24,定义：

在标准大气压下，从水池中把无限少量的纯水从规定的高度（通常以groundwatertablelevel）为其规定高度）等温和可逆地移运到土壤中某一吸水点使之成为土壤水，所必需做的每单位水的功。

二、土壤水分的能量概念,1土水势Soilwaterpotential,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,25,一、基本概念,w=m+s+g,土壤水势,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,26,土壤水分是由土壤水吸力低的地方流向吸力高的地方。

土壤水能量单位为Pa。

2土壤水吸力SoilWaterSuction,

（1）土壤水吸力只包括基模吸力和渗透吸力；,

（2）土壤水吸力在概念上虽不是指土壤对水分的吸力，但是在数量指标上它是用土壤对水分的吸力来表示的（用压力单位）；,（3）土水势为负值，土壤水吸力为正值，就基模势和渗透来说，土水势的数值与土壤水吸力的数值是相等的，只是符号相反。

1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,27,电信号张力计（美国）,张力计结构示意图,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,28,土壤水分特征曲线是采用原状土样，测定其在不同土壤水吸力（负压）下的含水率后绘制的,3土壤水分特征曲线Soilmoisturecharacteristiccurves,定义：

土壤水吸力随土壤含水量变化的关系曲线。

该曲线的制作依据了以下三条假设：

（1）地下水面以上有一个无限长的土柱；,

（2）地下水位长期保持不变；,（3）地表不发生蒸发和入渗。

1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,29,土壤水分特征曲线的测定多用压力膜法,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,30,一、基本概念,土壤水分特征曲线有滞后现象,粘土,壤土,砂土,表示土壤负压（基质势）与土壤含水率关系的曲线,土质不同，土壤水分特征曲线不同，或者说土壤水分特征曲线反映了不同土质的水力特性,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,31,一、基本概念,土壤水分特征曲线的滞后现象（Hysteresis）,壤土,滞后现象产生的原因主要有：

（1）土壤孔隙的不规则性

（2）吸水过程中，空气常被封闭于土壤孔隙中,吸水,释水,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,32,不同土壤质地对土壤水分特征曲线的影响,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,33,（5）利用土壤水分特征曲线来说明土壤水分数量与作物生长的关系，比用土壤水分形态来说明要清楚得多。

土壤水分特征曲线说明了：

（1）土壤水吸力与土壤含水率之间的关系；,

（2）土壤水分的有效性不在于土壤含水率的高低而在于吸力的大小，同一含水率砂土和壤土的吸力小，粘土的吸力大；,（3）土壤水分特征曲线对同一土样并不是固定的单一曲线，它与测定时土壤是处于吸水或脱水过程有关。

（4）土壤水分特征曲线不能反映土壤水分形态的严格界线。

（与土壤结构有明显的关系）,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,34,土壤水分特征曲线的应用

（1）可利用它进行土壤水吸力S和含水率之间的换算；

（2）土壤水分特征曲线可以间接地反映出土壤中孔隙大小的分布。

孔隙直径d与吸力S的关系为,（3）水分特征曲线可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤水分的有效性；（4）水分特征曲线可用于土壤水分运动的定量分析.,1-1农田水分状况fieldmoistureconditions,