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土壤下渗:雨水渗透之路

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:在超渗产流地区,只有当降水强度超过下渗率时才能产生径流。显示出不同性质土壤之间下渗率的巨大差别。其中降水强度直接影响土壤下渗强度及下渗水量,在降水强度小于下渗率的条件下,降水全部渗入土壤,下渗过程受降水过程制约。在相同土壤水分条件下,下渗率随雨强增大而增大,尤其是在草被覆盖条件下情况更明显。但对裸露的土壤,由于强雨点可将土粒击碎,并充填至土壤的孔隙中,从而可能减少下渗率。

土壤下渗:雨水渗透之路

下渗又称入渗,是指水从地表渗入土壤和地下的运动过程。它不仅影响土壤水和地下水的动态,直接决定壤中流和地下径流的生成,而且影响河川径流的组成。在超渗产流地区,只有当降水强度超过下渗率时才能产生径流。可见,下渗是将地表水与地下水、土壤水联系起来的纽带,是径流形成过程和水循环过程的重要环节。

地表的水沿着岩土的空隙下渗,是在重力、分子力和毛管力的综合作用下进行的,其运动过程就是寻求各种作用力的综合平衡过程。

降水初期,若土壤干燥,下渗水主要受分子力作用,被土粒所吸附形成吸湿水,进而形成薄膜水,当土壤含水量达到岩土最大分子持水量时,开始向下一阶段过渡。

随着土壤含水率的不断增大,分子作用力逐渐被毛管力和重力作用取代,水在岩土孔隙中呈不稳定流动,并逐渐充填土壤孔隙,直到基本达到饱和为止,下渗过程向第三阶段过渡。

在土壤孔隙被水充满达到饱和状态时,水分主要受重力作用呈稳定流动。

上述三个阶段并无截然的分界,特别是在土层较厚的情况下,三个阶段可能同时交错进行,此外,亦有的将渗润与渗漏阶段结合起来,统称渗漏,渗漏的特点是非饱和水流运动,而渗透则属于饱和水流运动。

以上所说的下渗过程,均是反映在充分供水条件下单点均质土壤的下渗规律。在天然条件下,实际的下渗过程远比理想模式要复杂得多,往往呈现不稳定和不连续性。研究表明:生长多种树木和小块牧草地的实验小流域,面积仅为0.2平方千米,但该流域的实际下渗量的平面分布极不均匀。形成这种情况的原因是多方面的,归纳起来主要有以下4个方面:

1.土壤特性的影响

土壤特性对下渗的影响,主要决定于土壤的透水性能及土壤的前期含水量。其中透水性能又和土壤的质地、孔隙的多少与大小有关。(www.xing528.com)

一般来说土壤颗粒愈粗,孔隙直径愈大,其透水性能愈好,土壤的下渗能力亦愈大。显示出不同性质土壤之间下渗率的巨大差别。

2.降水特性的影响

降水特性包括降水强度、历时、降水时程分配及降水空间分布等。其中降水强度直接影响土壤下渗强度及下渗水量,在降水强度小于下渗率的条件下,降水全部渗入土壤,下渗过程受降水过程制约。在相同土壤水分条件下,下渗率随雨强增大而增大,尤其是在草被覆盖条件下情况更明显。但对裸露的土壤,由于强雨点可将土粒击碎,并充填至土壤的孔隙中,从而可能减少下渗率。

此外,降水的时程分布对下渗也有一定的影响,如在相同条件下,连续性降水的下渗量要小于间歇性下渗量。

3.流域植被、地形条件的影响

通常有植被的地区,由于植被及地面上枯枝落叶具有滞水作用,增加了下渗时间,从而减少了地表径流,增大了下渗量。而地面起伏,切割程度不同,要影响地面漫流的速度和汇流时间。在相同的条件下,地面坡度大,漫流速度快,历时短,下渗量就小。

4.人类活动的影响

人类活动对下渗的影响,既有增大的一面,也有减少的一面。例如,各种坡地改梯田、植树造林、蓄水工程均增加水的滞留时间,从而增大下渗量。反之砍伐森林、过度放牧、不合理的耕作,则加剧水土流失,从而减少下渗量。在地下水资源不足的地区采用人工回灌,则是有计划、有目的的增加下渗水量,反之在低洼易涝地区,开挖排水沟渠则是有计划、有目的的控制下渗、控制地下水的活动。从此意义上说,人们研究水的入渗规律,正是为了有计划、有目的的控制入渗过程,使之朝向人们所期望的方向发展。

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