土壤水动力学

蒸发条件下土壤水分再分布的动力学研究随着气候变化的加剧以及人类行为对环境的不断破坏，土壤水分的变化成为一个极为重要的研究方向。

土壤水分分布的变化越来越多地影响着土壤的温度和结构，从而影响着土壤在进行农业生产领域中的性质和有效性，可以使土壤表面恢复特有的水分平衡，从而使土壤中的水分平衡以及土壤生物活动得以恢复。

因此，研究和了解蒸发条件下土壤水分再分布的动力学是非常重要的。

蒸发条件下土壤水分再分布的动力学研究以求估计土壤水分再分布的影响为主要目的。

土壤再分布受到气象因素的影响，特别是温度的影响，因此，蒸发条件下土壤水分再分布的动力学研究具有特殊的意义，研究过程中需要考虑温度、湿度、风速等气象参数对土壤水分再分布的影响，以分析研究介质中温度、湿度、风速等参数的变化对土壤水分再分布的影响。

综上所述，蒸发条件下土壤水分再分布的动力学研究的目的是准确估计温度、湿度、风速等气象参数对土壤水分再分布的影响。

根据研究目的，蒸发条件下土壤水分再分布的动力学研究的方法可以分为两个部分：一是野外实验，通过野外调查和实验，研究蒸发条件下土壤水分再分布的变化；二是室内实验，通过室内实验得到蒸发条件下土壤水分再分布的结果。

首先，在野外实验中，需要收集不同时期土壤水分的测试数据，然后确定蒸发时，土壤水分在深度上的分布情况，其次，对野外实验结果进行处理，探究室外蒸发时，土壤水分再分布的变化规律，最后，基于研究的发现，提出合理的解决方案来改善蒸发条件下土壤水分再分布的状况。

室内实验是收集蒸发条件下土壤水分再分布的有效数据的重要方法，它可以有效地表征土壤水分再分布的变化，并且可以更直观地模拟室外蒸发实验中发生的过程。

室内实验不仅可以研究蒸发条件下土壤水分再分布的变化，而且还可以研究其它影响，比如土壤温度、湿度、风速等气象参数的变化对土壤水分再分布的影响。

在蒸发条件下土壤水分再分布的动力学研究中，实验和实测的分析是实现研究目标的重要环节。

第一章土壤水的能态——土水势
1.1 概述
自然界中的水是循环运动的,和人类生活关系最密切的是陆地的水循环,在循环过程中,地表一下的水存储和运移在土壤、岩石空隙、岩石裂隙或孔洞中。

当土壤孔隙没有被水充满,土壤中的水分处于非饱和状态时,我们称该土壤区域为非饱和带(或称包气带),称其中的水分为非饱和土壤水。

当水充满了土壤的全部孔隙(含有少许不连通的充气孔隙),土壤中水分处于饱和状态时,该土壤区域称为胞和带(或称饱水带),而称其中的水分为饱和土壤水,即一般所指的地下水。

土壤水和地下水的共同特点是水分均存在于多孔介质的孔隙中,并在其中运动。

土壤作为一种多孔介质是有无数碎散的、形状不规则且排列错综复杂的固体颗粒组成。

多孔介质内孔隙的大小、形状与连通性各不相同,极大地影响着其中流体的性质和运动特征。

例如,将土壤视为小球体的集合,或假想为平行的小扁平体的集合,更多的是将土壤孔隙近似为直径大小不一的一束毛细管。

这些模型,特别是毛管模型,可以用来分析土壤中水分运动的某些现象,但由于这些模型都对真实土壤做了过分的简化和近似,其使用价值甚小。

目前的趋势不是用微观的方法去研究多孔介质中孔隙的大小、形状和分布以及孔隙空间中流体的流动特征,而是转向用宏观的方法。

宏观方法是在较大尺度范围内研究多孔介质大小及其中水流的平均状况。

此时为了求得一定区域内有关几何要素和运动要素的时空分析,必须首先确定多孔介质的物理点或质点的概念。

所谓多孔介质在数学点P处的物理点,是以P点为质心、体积为ΔV0的体积元(一般取为球体)来表征的。

ΔV0不能太大,否则平均的结果不能代表P点的值;。

1.土壤水基质势，P14。

土壤水的基质势是由于土壤基质对土壤水分的吸持作用引起的。

单位数量的土壤水分由非饱和土壤中的一点移至标准参考状态，除了土壤基质作用外其他各项维持不变，则土壤水所做的功即为该点土壤水分的基质势。

2.土壤水吸力，P18。

土壤水吸力是土壤基质势和溶质势的负数，在研究田间土壤水分运动时，溶质势一般不考虑，因此，一般所说的土壤水吸力指土壤基质的吸力。

3.导水率，P29非饱和土壤的导水率K又称为水力传导度，由于土壤中部分孔隙为气体所填充，故其值低于该土壤的饱和导水率。

4.土壤水扩散率，P38。

非饱和土壤水的扩散率)(θC的比值。

K和比水容量)(θD为导水率)(θ5.比水容量，P19土壤水分特征曲线斜率的倒数即单位基质势的变化引起的含水量变化，称为比水容量。

6.稳定蒸发P133在蒸发的起始阶段，表土的蒸发强度不随土壤含水率降低而变化，称为稳定蒸发阶段。

7.土壤水分入渗P77土壤水分入渗是指水分进入土壤的过程。

8. 零通量面P52 土壤中任一点的土壤水分通量由达西定律z K q m ∂∂⋅-=ψψ)(给出，当水势梯度0=∂∂zψ时，该处的通量q ＝0，则称该处的水平面为零通量面ZFP 。

9. 土壤入渗特性曲线受哪些因素的影响？各影响因素如何对其产生影响？P20土壤水分特征曲线受土壤质地、土壤机构、温度和土壤中水分变化的过程等因素的影响。

（1）一般说，土壤的粘粒含量愈高，同一吸力条件下土壤的含水率愈大，或同一含水率下其吸力值愈高。

这是因为土壤中粘粒含量增多会使土壤中的细小孔隙发育的缘故。

（2）土壤愈密实，则大孔隙数量愈减少，而中小孔径的孔隙愈增多，因此，在同一吸力值下，干容重愈大的土壤，相应的含水率一般也要大些。

（3）温度升高时，水的粘滞性和表面张力下降，基质势相应的增大，或说土壤水吸力减小，在低含水率时，这种影响表现的更加明显。

（4）对于同一土壤，即使在恒温条件下，由土壤脱湿过程和土壤吸湿过程测得的水分特征曲线也是不同的。