ÐÓÁÐÈÊÈ

Äâèæåíèå âîäû â ïî÷âå

   ÐÅÊËÀÌÀ

Ãëàâíàÿ

Çîîëîãèÿ

Èíâåñòèöèè

Èíôîðìàòèêà

Èñêóññòâî è êóëüòóðà

Èñòîðè÷åñêèå ëè÷íîñòè

Èñòîðèÿ

Êèáåðíåòèêà

Êîììóíèêàöèè è ñâÿçü

Êîñìåòîëîãèÿ

Êðèïòîëîãèÿ

Êóëèíàðèÿ

Êóëüòóðîëîãèÿ

Ëîãèêà

Ëîãèñòèêà

Áàíêîâñêîå äåëî

Áåçîïàñíîñòü æèçíåäåÿòåëüíîñòè

Áèçíåñ-ïëàí

Áèîëîãèÿ

Áóõó÷åò óïðàâëåí÷ó÷åò

Âîäîñíàáæåíèå âîäîîòâåäåíèå

Âîåííàÿ êàôåäðà

Ãåîãðàôèÿ ýêîíîìè÷åñêàÿ ãåîãðàôèÿ

Ãåîäåçèÿ

Ãåîëîãèÿ

Æèâîòíûå

Æèëèùíîå ïðàâî

Çàêîíîäàòåëüñòâî è ïðàâî

Çäîðîâüå

Çåìåëüíîå ïðàâî

Èíîñòðàííûå ÿçûêè ëèíãâèñòèêà

ÏÎÄÏÈÑÊÀ

Ðàññûëêà íà E-mail

ÏÎÈÑÊ

Äâèæåíèå âîäû â ïî÷âå

Äâèæåíèå âîäû â ïî÷âå

Äâèæåíèå âîäû â ïî÷âå


Êàæäûé èç íàñ íàáëþäàë, êàê âîäà âïèòûâàåòñÿ â ïî÷âó. Êàçàëîñü áû, âñå ïðîñòî: îñàäêè âûïàäàþò íà ïîâåðõíîñòü, è âîäà çàïîëíÿåò èìåþùèåñÿ â ïî÷âå ïóñòîòû. Íî â âåðõíåì ñëîå ïî÷âà ñïîñîáíà óäåðæàòü ñâîèìè êàïèëëÿðíûìè ñèëàìè ëèøü íåêîòîðóþ ÷àñòü âëàãè. Ýòî êîëè÷åñòâî âîäû íàçûâàþò íàèìåíüøåé âëàãîåìêîñòüþ. Âñå, ÷òî ñâûøå, ïîä äåéñòâèåì ãðàâèòàöèîííûõ ñèë ñòåêàåò â íèæåëåæàùèé ñëîé. Êîãäà è îí íàïîëíèòñÿ ñâûøå âëàãîåìêîñòè, èçáûòîê âîäû ïåðåòå÷åò â ñëåäóþùèé ñëîé. È òàê äî òåõ ïîð, ïîêà âîäà íå âïèòàåòñÿ â äîñòàòî÷íî ñóõîé ñëîé ïî÷âû, âëàæíîñòü êîòîðîãî îêàæåòñÿ íèæå åãî íàèìåíüøåé âëàãîåìêîñòè, èëè èçáûòîê âîäû ïîñòóïèò â ãðóíòîâûå âîäû, íàõîäÿùèåñÿ â íèæíåé ÷àñòè ïî÷âåííîãî ïðîôèëÿ. Ïîëó÷àåòñÿ, ÷òî êàæäûé ïî÷âåííûé ñëîé ïîäîáåí íåêîòîðîé åìêîñòè, êîòîðàÿ çàïîëíÿåòñÿ âîäîé, à êîëè÷åñòâî âëàãè, ïðåâûøàþùåå ýòó åìêîñòü, ïåðåòåêàåò â íèæíþþ. È òàê âñå íèæå è íèæå, ïî÷òè êàê â Áàõ÷èñàðàéñêîì ôîíòàíå.

Íà îñíîâàíèè ïðåäñòàâëåíèÿ î ïîñëåäîâàòåëüíîì íàñûùåíèè ñëîåâ âëàãîé ñôîðìèðîâàëñÿ òàê íàçûâàåìûé áàëàíñîâûé ìåòîä ðàñ÷åòà äâèæåíèÿ âîäû â ïî÷âå. Îäíàêî ðàñ÷åòû, ñäåëàííûå ñ åãî ïîìîùüþ, íåèçìåííî çàíèæàëè ãëóáèíó, íà êîòîðóþ ïðîíèêàëè âîäà è ðàñòâîðåííûå â íåé âåùåñòâà, ïî ñðàâíåíèþ ñ òåì, ÷òî íàáëþäàëîñü â äåéñòâèòåëüíîñòè [1, 2]. Òàê, ðàñïðîñòðàíåííûé â Åâðîïå ïåñòèöèä àòðàçèí íå äîëæåí áûë ïîïàäàòü äàæå â ãëóáü êîðíåîáèòàåìîãî ñëîÿ (20-25ñì), à íà ñàìîì äåëå â 1989 ã. â Áàâàðèè 250 êîëîäöåâ áûëî çàãðÿçíåíî ýòèì ñèëüíî òîêñè÷íûì âåùåñòâîì [3]. Òî æå ñàìîå íåðåäêî ïðîèñõîäèëî ñ íåôòüþ è íåôòåïðîäóêòàìè.

Ïîñêîëüêó ïðàêòè÷åñêèå çàïðîñû òðåáîâàëè òî÷íîãî çíàíèÿ äâèæåíèÿ âîäû â ïî÷âå, íåîáõîäèìî áûëî ñôîðìóëèðîâàòü ôèçè÷åñêóþ îñíîâó ïðîöåññà, îïèñàòü åãî ìàòåìàòè÷åñêè è ïîñòðîèòü ïðîãíîçíóþ ìîäåëü, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé ìîæíî áûëî áû ïðîâîäèòü ðàñ÷åòû, íåîáõîäèìûå äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïðèðîäíûõ ñèòóàöèé òàêîãî ðîäà.

Îñîáåííîñòè ìèãðàöèè âîäû

Ïðè îïèñàíèè ïðîöåññîâ äâèæåíèÿ âîäû è ðàñòâîðåííûõ âåùåñòâ â ïî÷âå îáû÷íî ïîëàãàþò, ÷òî ïî÷âà - ýòî êàïèëëÿðíî-ïîðèñòîå òåëî, ïîäîáíîå êåðàìè÷åñêîìó èçäåëèþ. Âîäà â ïî÷âå äîëæíà ïåðåìåùàòüñÿ ðàâíîìåðíî è ïîñòåïåííî, ò.å. ïðè äîñòèæåíèè íàñûùåíèÿ áóäåò äâèãàòüñÿ îò ñëîÿ ê ñëîþ ïî âñåì êàïèëëÿðàì. Òàê ëè ýòî íà ñàìîì äåëå?

Ïðîäåëàåì òàêîé ýêñïåðèìåíò. Íà ïîâåðõíîñòü ïðåäâàðèòåëüíî íàñûùåííîé âëàãîé ïî÷âû óñòàíîâèì ìåòàëëè÷åñêóþ êâàäðàòíóþ ðàìó ñî ñòîðîíîé â 50ñì, îòêðûòóþ ñâåðõó è ñíèçó. Ñòåíêè êâàäðàòà áóäóò ïðåäîõðàíÿòü âåùåñòâî îò ðàñòåêàíèÿ ïî ïîâåðõíîñòè ïî÷âû. Çàëüåì â ðàìó ñëàáûé ðàñòâîð âîäîðàñòâîðèìîãî êðàõìàëà, êîòîðûé äâèæåòñÿ â ïî÷âå òàê æå, êàê è ÷èñòàÿ âîäà. Ïîñëå òîãî êàê ðàñòâîð âïèòàåòñÿ, ïîñëåäîâàòåëüíî âûêîïàåì ãîðèçîíòàëüíûå ïî÷âåííûå ñðåçû-“ïëîùàäêè” ïîä ðàìîé ÷åðåç êàæäûå 5ñì è áóäåì îáðûçãèâàòü ýòè ïëîùàäêè ðàñòâîðîì éîäà. Òàì, ãäå ôèëüòðîâàëñÿ êðàõìàë, ïîÿâèòñÿ ñèíåå ïÿòíî, êîòîðîå ìîæíî çàðèñîâàòü èëè ñôîòîãðàôèðîâàòü. Óãëóáëÿÿñü òàêèì îáðàçîì, ìû îáíàðóæèì îñíîâíûå ïóòè ôèëüòðàöèè ðàñòâîðà â ïî÷âå. Ýòîò ìåòîä èññëåäîâàíèé áûë ïðåäëîæåí â 1970-õ ãîäàõ èçâåñòíûì ïî÷âîâåäîì Å.À.Äìèòðèåâûì [3].

 Äâèæåíèå âîäû â ïî÷âå

Ïÿòíà îêðàøèâàíèÿ ïî êðàõìàëüíîé ìåòêå íà ðàçëè÷íûõ ãëóáèíàõ,
ïîêàçûâàþùèå âåñüìà íåîäíîðîäíîå ðàñïðåäåëåíèå âëàãè â îáúåìå ïî÷âû.
Ñåðàÿ ëåñíàÿ ïî÷âà Âëàäèìèðñêîãî Îïîëüÿ.

 Äâèæåíèå âîäû â ïî÷âå

Ðåçóëüòàòû ïîëåâîãî ýêñïåðèìåíòà ñ ëèçèìåòðàìè. Ñòîëáèêè - îáúåìû ïðîôèëüòðîâàâøåãîñÿ ðàñòâîðà (V, ìë) è êîíöåíòðàöèè â íåì èîíîâ êàëèÿ è õëîðà äëÿ ãëóáèí 30 è 60ñì. Êîíöåíòðàöèÿ ïðåäñòàâëåíà â âèäå îòíîñèòåëüíîé âåëè÷èíû - îòíîøåíèÿ ñîäåðæàíèÿ èîíà â ïîðîâîì ðàñòâîðå (Ñ) ê åãî ñîäåðæàíèþ â èñõîäíîì ðàñòâîðå (C0), ïîäàâàåìîì íà ïîâåðõíîñòü.

Ñ ïîìîùüþ òàêîãî ýêñïåðèìåíòà áûëà ïîëó÷åíà êàðòèíà ìèãðàöèè ðàñòâîðà êðàõìàëà â ñåðîé ëåñíîé ïî÷âå âî Âëàäèìèðñêîì Îïîëüå, íåäàëåêî îò ã.Ñóçäàëÿ.  ýòîé îáû÷íîé ïàõîòíîé ïî÷âå íåò ÿðêî âûðàæåííûõ è ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî ñâîéñòâàì ñëîåâ (ïî÷âåííî-ãåíåòè÷åñêèõ ãîðèçîíòîâ), îáðàçîâàâøèõñÿ â ïðîöåññå ôîðìèðîâàíèÿ, êðîìå ñîáñòâåííî ïàõîòíîãî, ãëóáèíîé äî 25ñì. Ðàñòâîð çàìåòíî ðàñòåêàëñÿ çà ãðàíèöû ðàìû óæå íà ãëóáèíå 15ñì, óäàëÿÿñü íà 50ñì è áîëåå îò åå ãðàíèö íà ïîâåðõíîñòè. Íåðåäêî óæå íà ãëóáèíå 30ñì âñå êðàõìàëüíûå ïÿòíà îêàçûâàëèñü âíå ïëîùàäè ðàìû.

Èòàê, ðåçóëüòàòû îïûòîâ ïîêàçûâàþò, ÷òî âëàãà â ïî÷âå, äàæå â ïðîöåññå âïèòûâàíèÿ, äâèæåòñÿ âåñüìà íåðàâíîìåðíî. Ïî÷âåííûå ïîðû îêàçûâàþòñÿ äàëåêî íå ïðîñòûìè öèëèíäðè÷åñêèìè êàïèëëÿðàìè, à îáðàçîâàíèÿìè ñëîæíîé ôîðìû. ×åðåç îäíè âîäà ôèëüòðóåòñÿ áûñòðî, â äðóãèå ïðîíèêàåò ïîñòåïåííî, ðàññàñûâàÿñü èç êðóïíûõ êàïèëëÿðîâ, à â íåêîòîðûå, òóïèêîâûå, âîîáùå íå ïîïàäàåò. Çíà÷èò, ÷òîáû îïèñàòü òàêóþ ñëîæíóþ ìèãðàöèþ âëàãè, íåîáõîäèìî ââåñòè ïîíÿòèÿ î êðóïíûõ ìàêðîïîðàõ è òðåùèíàõ, ïî êîòîðûì áûñòðî è íåðàâíîìåðíî äâèæåòñÿ âëàãà è ðàñòâîðåííûå â íåé âåùåñòâà, è òîíêèõ ïîðàõ, â êîòîðûõ âîäà äâèæåòñÿ ìåäëåííî, äîëãî ñîõðàíÿÿñü.

Êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî ïîíÿòü, ÷òî æå ïðîèñõîäèò ïðè äâèæåíèè â ïî÷âå ðàñòâîðåííûõ âåùåñòâ, êîòîðûå ìîãóò ñîðáèðîâàòüñÿ èëè íå ñîðáèðîâàòüñÿ åå òâåðäîé ôàçîé? Äîñòàòî÷íî ëè àäåêâàòíû íàøè òðàäèöèîííûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ñîðáöèè è äåñîðáöèè èîíîâ åñòåñòâåííûì ïðîöåññàì ñîõðàíåíèÿ è ïåðåäâèæåíèÿ ðàñòâîðåííûõ âåùåñòâ â ïî÷âå?

Ëèçèìåòðè÷åñêèé ýêñïåðèìåíò

Ïðîäåëàåì ýêñïåðèìåíò, â öåëîì ïîõîæèé íà ïðåäûäóùèé. Íà ïîâåðõíîñòü ïî÷âû ïîìåñòèì ðàìó, òîëüêî çàëüåì â íåå íå ðàñòâîð êðàõìàëà, à ñëàáûé ðàñòâîð õëîðèñòîãî êàëèÿ è ïîïûòàåìñÿ “ïîéìàòü” èîíû êàëèÿ è õëîðà íà ãëóáèíàõ 30 è 60ñì ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ ïîääîíîâ, â äíå êîòîðûõ èìåþòñÿ îòäåëüíûå ÿ÷åéêè äëÿ ñáîðà âîäû, - òàê íàçûâàåìûõ ëèçèìåòðîâ. Ïîñëå ýòîãî ïîääîíû âûòàùèì èç ïî÷âû è îïðåäåëèì êîëè÷åñòâî â íèõ ðàñòâîðà è êîíöåíòðàöèè Ê+ è Ñl– â êàæäîé èç ÿ÷ååê. Ýòîò îïûò ìû ïðîâîäèëè â Ïîäìîñêîâüå íà äåðíîâî-ïîäçîëèñòûõ ïî÷âàõ.

×òî æå íàáëþäàëîñü â ÿ÷åéêàõ ëèçèìåòðà? Ïðåæäå âñåãî íåêîòîðûå îêàçàëèñü ïóñòû, â íèõ ðàñòâîð âîîáùå íå ïîñòóïèë, à åãî êîëè÷åñòâî â äðóãèõ î÷åíü ñèëüíî âàðüèðîâàëî. Ýòî íå áûëî íåîæèäàííîñòüþ, òàê êàê èç ïðåäûäóùåãî îïûòà ìû âûÿñíèëè, ÷òî ïî÷âåííàÿ âëàãà ïðîíèêàåò ïî ïðîâîäÿùèì êàíàëàì. Èîí õëîðà îáíàðóæèâàëñÿ â ðàñòâîðàõ â òîé æå êîíöåíòðàöèè, ÷òî â ðàñòâîðå, ââîäèìîì â ïî÷âó, ÷òî òîæå âïîëíå ïîíÿòíî: ïî÷âåííûå ìèíåðàëüíûå ÷àñòèöû íåñóò, êàê ïðàâèëî, îòðèöàòåëüíûé çàðÿä íà ïîâåðõíîñòè, è àíèîíû íå ñîðáèðóþòñÿ (èëè ñîðáèðóþòñÿ ñëàáî) èõ ïîâåðõíîñòüþ. Îäíàêî è êîíöåíòðàöèÿ êàòèîíà Ê+ â ðàñòâîðàõ íà ãëóáèíàõ 30 è 60ñì îêàçàëàñü ðàâíà åãî ñîäåðæàíèþ â ðàñòâîðå íà ïîâåðõíîñòè ïî÷âû, ò.å. íèêàêîé ñîðáöèè ýòîãî èîíà íå ïðîèñõîäèëî, õîòÿ îíà äîëæíà áûòü âåñüìà èíòåíñèâíîé.

Çäåñü ìû ñòîëêíóëèñü ñî ñïåöèôè÷åñêèì ïî÷âåííûì ÿâëåíèåì: áûñòðûì ïåðåäâèæåíèåì èîíîâ ïî êðóïíûì ïî÷âåííûì êàíàëàì - ìàêðîïîðàì è òðåùèíàì.  ýòîì ïðîöåññå ïî÷âåííûå ÷àñòèöû íå çàõâàòûâàëè èîíû êàëèÿ, è èõ êîíöåíòðàöèÿ îñòàâàëàñü íåèçìåííîé. Ïðè òàêîãî ðîäà ïåðåíîñå ïî÷âà íå ïðîÿâëÿåò ñâîèõ ñîðáöèîííûõ ñâîéñòâ, çàêîíîìåðíî ïðèïèñûâàåìûõ åé êàê äèñïåðñíîìó òåëó, è ïîýòîìó òðàäèöèîííûå ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ïîäõîäû äàþò îøèáêè, íåðåäêî çíà÷èòåëüíûå.

Îíè ìîãóò èìåòü êðàéíå íåïðèÿòíûå ïîñëåäñòâèÿ, åñëè, íàïðèìåð, äåëî êàñàåòñÿ ïðîãíîçà ðàñïðîñòðàíåíèÿ òîêñè÷íûõ çàãðÿçíÿþùèõ âåùåñòâ. Èìåííî èç-çà áûñòðîãî ïåðåíîñà ðàäèîíóêëèäû, ïåñòèöèäû è äðóãèå ñîåäèíåíèÿ ïîïàäàþò íà çíà÷èòåëüíî áî˜ëüøèå ãëóáèíû, ÷åì ïî ðàñ÷åòàì áàëàíñîâûì ñïîñîáîì.

Òàê âîçíèêëà íåîáõîäèìîñòü íàó÷èòüñÿ îöåíèâàòü âåëè÷èíó ïðîâîäÿùåãî ïîðîâîãî ïðîñòðàíñòâà ïî÷âû (ìàêðîïîð è òðåùèí), ïî êîòîðîìó âîäà äâèæåòñÿ áûñòðî, à âåùåñòâà ïðàêòè÷åñêè íå ñîðáèðóþòñÿ ïîâåðõíîñòüþ ïî÷âåííûõ ÷àñòèö.

Ïîäõîäû ê îöåíêå ïîðîâîãî ïðîñòðàíñòâà ïî÷â

Ìàêðîïîðû - ñòàáèëüíûå îáðàçîâàíèÿ, ÷åðåç êîòîðûå âëàãà äâèæåòñÿ, êàê ïî êðóïíûì êàïèëëÿðàì, òðåùèíû æå - îáðàçîâàíèÿ äèíàìè÷åñêèå - ïîÿâëÿþòñÿ â òîò ìîìåíò, êîãäà ïî÷âà èññóøàåòñÿ, à ïðîñòðàíñòâî ìåæäó âñåãäà ñóùåñòâóþùèìè â ïî÷âå àãðåãàòàìè (êîìî÷êàìè) óâåëè÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò óñàäêè.

 Äâèæåíèå âîäû â ïî÷âå


© 2000
Ïðè ïîëíîì èëè ÷àñòè÷íîì èñïîëüçîâàíèè ìàòåðèàëîâ
ãèïåðññûëêà îáÿçàòåëüíà.