6.1.2. Водопроникність ґрунту. Вбирання (інфільтрація) води в ґрунт.

Якщо на поверхні ґрунту в природних умовах встановити і злегка заглибити циліндр, залити його водою, то можна розрахувати, яка кількість води поглинеться в ґрунт за визначений проміжок часу (рис. 6.2, а). Спочатку вода буде швидко поглинатись ґрунтом, а потім потік води стабілізується (рис. 6.2, б). Початкова стадія швидкого проникнення води у ненасичений вологою ґрунт при деякому гідравлічному тиску називається вбиранням, або інфільтрацією. Потім у міру насичення всього шпарового простору ґрунту водою потік стабілізується. Наступає стадія руху води у насиченому ґрунті – стадія фільтрації. Отже, вбирання – переміщення вільної води у ненасичений вологою ґрунт – перша стадія водопроникності. Друга стадія водопроникності – рух води у насиченому вологою ґрунті – фільтрація. Але в будь-який момент часу ми можемо розрахувати потік вологи у ґрунт як кількість води (Q, см³), яка пройшла в ґрунт за одиницю часу (t, хв) через одиницю площі експериментального циліндра (S, см²):

q_w = Q/St [см/хв]

Для відповідних стадій цей потік буде дорівнювати коефіцієнту вбирання (К_вбир) і коефіцієнту фільтрації (К_ф), так як градієнт гідравлічного тиску близький до одиниці. Вони двоє будуть мати ту саму розмірність, що і потік вологи q_w. Як правило, К_вбир значно більший К_ф (рис. 6.2, б).

Рис 6.2. Циліндр для визначення водопроникності ґрунту (а) і вимірювання швидкості водопроникності, що відображає дві стадії процесу водопроникності – вбирання і фільтрацію (б)

Крім цього, при розрахунку К_вбир слід вказувати, у який момент часу процесу водопроникності він був розрахований. А ось К_ф є стабільною величиною, що відображає основні властивості ґрунту. Тому рекомендується визначати цю величину, саме величина К_ф і використовується при різних гідрологічних розрахунках.

Вбирання води [см/доб, м/доб, мм/год] – це початкова стадія водопроникності (інфільтрації) води, тобто це поступлення вологи у ненасичений водою ґрунт під дією градієнтів сорбційних і капілярних сил та гідравлічного тиску. Як правило, розглядають вбирання води з поверхні ґрунту. Характеризують коефіцієнтом вбирання К_вбир – аналогом коефіцієнта фільтрації К_ф, вказуючи, у який час від початку експерименту він визначений.

Водопроникність – процес надходження води у ґрунт при визначеному тиску, який включає стадію вбирання (інфільтрацію) – проникнення води у ненасичений вологою ґрунт і наступну стадію фільтрації – рух води у насиченому вологою ґрунті.

Інфільтрація – синонім терміну вбирання.

За коефіцієнтом вбирання різні ґрунти класифікують наступним чином (табл. 6.3).

Таблиця 6.3

Класифікація Н. А. Качинського за вбиранням (см/доб) для важко- і середньосуглинкових ґрунтів

Коефіцієнт вбирання (в 1-шу годину визначення)
< 70	Незадовільна
70-150	Задовільна
150-250	Добра
250-1000	Найкраща
> 1000	Надмірно висока

Розрізняють сумарне (інтегральне, кумулятивне) вбирання і швидкість вбирання. Сумарне вбирання (Q, см водного шару) – це кумулятивна кількість ввібраної води від початку експерименту до визначеного часу. Наприклад, за першу годину експерименту кількість ввібраної у ґрунт води становила 2,5 см, тобто сумарне вбирання до того часу досягло 2,5 см водного шару; до кінця другої години ввібралось вже 4 см, тобто сумарне вбирання досягло 4 см водного шару, і т. д. А швидкість вбирання – це кількість води, яка проникає через одиницю площі за одиницю часу [см/доб, мм/хв і ін.]. Наприклад, швидкість вбирання у першу годину становила 2,5 см/год, а в другу – 2,0 см/год. На рис. 6.3 представлені графіки залежності сумарного вбирання і швидкості вбирання протягом експерименту з вивчення вбирання.

Рис. 6.3. Зміни сумарного вбирання (Q) і швидкості вбирання (q_w)