1、第四节第四节 土壤水、下渗与地下水土壤水、下渗与地下水包气带与饱和带土壤水下渗地下水一、包气带与饱和带一、包气带与饱和带地下水面以上，土壤含水量未达饱和，称为包气带包气带。 地下水面以下，土壤处于饱和含水状态，称为饱和带饱和带。 不透水层不透水层不透水层不透水层不透水层不透水层R2R1fEP包气带包气带通气层通气层径流形成过程径流形成过程（流域产流）（流域产流）VR3 潜水层潜水层浅层地下水层浅层地下水层R4深层地下水层深层地下水层压力水层压力水层降水降水蒸发蒸发下渗下渗植物截留与洼蓄植物截留与洼蓄地表径流地表径流壤中径流壤中径流潜水潜水深层地下水深层地下水河流河流二、土二、土 壤壤 水水土壤
2、水的定义土壤水作用力土壤水类型土壤含水量土壤水分常数土壤水分常数的水文意义1、土壤水的定义、土壤水的定义存于包气带中的水称为土壤水，指吸附于土壤颗粒和存在于土壤孔隙中的水。 2、土壤水作用力、土壤水作用力分子力分子力(molecular force)：土壤颗粒表面的分子对水分子的吸引力称为分子力。 毛管力毛管力(capillary force)：土壤中的毛管现象引起的力称为毛管力。 重力重力(gravitational force)：土壤中水分受到的地心引力称为重力。 3、土壤水类型、土壤水类型吸湿水(hygroscopic water)：由分子力所吸附的水分称为吸湿水。 薄膜水(film w
3、ater)：由土粒剩余分子力所吸附在吸湿水层外的水膜称为薄膜水。 毛管水(capillary water)：土壤孔隙中由毛管力所持有的水分称为毛管水。 重力水(gravitational water)：在重力作用下将沿土壤孔隙流动，这部分水称为重力水。 支持毛管水支持毛管水毛管悬着水毛管悬着水渗透重力水渗透重力水支持重力水支持重力水4、土壤含水量（率）、土壤含水量（率）质量含水率质量含水率(gravimetric water content)：土块中水的质量Mw与固体颗粒质量Ms之比值称为质量含水率。 饱和度饱和度(the degree of saturation)：土块中水的容积Vw与孔隙容
4、积Vf之比值称为饱和度。 容积含水率容积含水率(volumetric water content)：土块中水的容积Vw与总容积Vt之比值称为容积含水率。 swMMtwVVfwsVV5、土壤水分常数、土壤水分常数(soil water constants) 最大吸湿量最大吸湿量(hygroscopic coefficient)：在饱和空气中，土壤能够吸附的最大水汽量称为最大吸湿量。 最大分子持水量最大分子持水量(maximum molecular moisture holding capacity)：由土粒分子力所结合的水分的最大量称为最大分子持水量。 凋萎含水量凋萎含水量(wilting po
5、int)：植物根系无法从土壤中吸收水分，开始凋萎，开始枯死时的土壤含水量称为凋萎含水量。 毛管断裂含水量毛管断裂含水量(moisture content at capillary rupture)：毛管悬着水的连续状态开始断裂时的含水量。 田间持水量田间持水量(field capacity)：土壤中所能保持的最大毛管悬着水量。 饱和含水量饱和含水量(soil moisture content saturation)：土壤中所有孔隙被水充满时的土壤含水量。 6 6、土壤水分常数的水文意义、土壤水分常数的水文意义三、下三、下 渗渗下渗率和下渗能力下渗率和下渗能力下渗的物理过程下渗的物理过程下渗曲线
6、下渗曲线下渗影响因素下渗影响因素下渗的数学表达下渗的数学表达天然条件下的下渗天然条件下的下渗1、下渗率和下渗能力、下渗率和下渗能力下渗下渗(infiltration)：指降落到地面上的雨水从地表渗入土壤内的运动过程。 下渗率下渗率(infiltration rate)：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量称为下渗率。记为f，以mm/min or mm/h计。 下渗能力下渗能力(infiltration capacity)：充分供水条件下的下渗率称为下渗能力，也叫下渗容量。 2、下渗的物理过程、下渗的物理过程3、下渗曲线、下渗曲线下渗能力下渗能力随时间的变化过程线，称为下渗能力曲线，简称下渗曲线。
7、以f(t)t表示。下渗的水量用累积下渗量F随时间的增长曲线来表示。 初始含水量不同，下渗曲线也不同，所以，下渗曲线是以初始土初始土壤含水量为参变量壤含水量为参变量的一簇曲线。 4、下渗的数学表达、下渗的数学表达Horton公式：公式： tcceffftf)()(0Philip公式公式 ： cftatf212)(Kostiakov公式公式 :312)(tatf5、下渗影响因素、下渗影响因素土壤的物理特性土壤的物理特性(physical properties) 下渗开始时的土壤含水量下渗开始时的土壤含水量(initial soil water content) 供水强度供水强度(intensity
8、 of water application) 6、天然条件下的下渗、天然条件下的下渗四、地下水四、地下水包气带水：埋藏于地表以下，地下水面以包气带水：埋藏于地表以下，地下水面以上的包气带中，包括吸湿水、薄膜水、毛上的包气带中，包括吸湿水、薄膜水、毛管水、渗透重力水等。管水、渗透重力水等。 潜水：埋藏于饱和带中，处于地表以下第一潜水：埋藏于饱和带中，处于地表以下第一个不透水层上，具有自由水面的地下水。个不透水层上，具有自由水面的地下水。 承压水承压水: :埋藏于饱和带中，处于两个不透水埋藏于饱和带中，处于两个不透水层之间，具有压力水头的地下水。层之间，具有压力水头的地下水。含水层、隔水层含水层、
9、隔水层 饱水带内的岩土层按含水性和透水性好坏，饱水带内的岩土层按含水性和透水性好坏，分为含水层、隔水层。分为含水层、隔水层。 含水层含水层(aquifer)：指能够给出和透过相当数指能够给出和透过相当数量水的岩层。量水的岩层。 隔水层隔水层(aquifuge)：指不能给出也不能透过水指不能给出也不能透过水，或给出与透过水的数量很小的岩层。，或给出与透过水的数量很小的岩层。 隔水层中绝对不含水吗？隔水层中绝对不含水吗？(T or F)潜水：潜水：埋藏在地表以下，饱水带中第一个稳定分布埋藏在地表以下，饱水带中第一个稳定分布的隔水层（不透水层）之上，具有自由水面的重力的隔水层（不透水层）之上，具有自
10、由水面的重力水（地下水）。水（地下水）。不透水层不透水层不透水层不透水层不透水层不透水层R2R1fEP包气带包气带通气层通气层径流形成过程径流形成过程（流域产流）（流域产流）VR3 潜水层潜水层浅层地下水层浅层地下水层R4深层地下水层深层地下水层压力水层压力水层降水降水蒸发蒸发下渗下渗植物截留与洼蓄植物截留与洼蓄地表径流地表径流壤中径流壤中径流潜水潜水深层地下水深层地下水河流河流承压水：是充满在两个隔水层（不透水层）之承压水：是充满在两个隔水层（不透水层）之间的含水层中具有静水压力的重力水。间的含水层中具有静水压力的重力水。复习思考题复习思考题(chr2-4)v 包气带与饱和带概念v 土壤水的
11、作用力（3种）v 土壤水类型（4类）v 土壤水分常数（6个）v 下渗、下渗率、下渗能力v 下渗物理过程（3阶段）v 下渗曲线的特点v 下渗影响因素v 下渗经验公式(Horton公式）v 潜水、承压水w 土壤颗粒间细小的连通孔隙可视为土壤颗粒间细小的连通孔隙可视为毛管毛管。毛管中水气界面为一毛管中水气界面为一弯月面弯月面，弯月面下的，弯月面下的液态水因表面张力作用而承受吸持力，该液态水因表面张力作用而承受吸持力，该力又称力又称毛管力毛管力。土壤中薄膜水达最大值后，。土壤中薄膜水达最大值后，多余的水分便由毛管力吸持在土壤的细小多余的水分便由毛管力吸持在土壤的细小孔隙中，称为孔隙中，称为毛管水毛管水。
