5.2 Определение водопроницаемости почвы

Водопроницаемость – это способность почвы впитывать и пропускать через себя воду, поступающую с поверхности. Различают две стадии водопроницаемости – впитывание и фильтрацию. Когда поры почвы лишь частично заполнены водой, тогда при поступлении воды наблюдается её впитывание в толщу почвогрунта; когда почвенные поры полностью насыщаются водой, наступает стадия фильтрации воды. Водопроницаемость зависит от пористости почв, гранулометрического состава, оструктуренности, состава поглощённых оснований.

Почвы с высокой пористостью, имеющие хорошую оструктуренность в агрономическом отношении, почвы легкие по гранулометрическому составу характеризуются повышенной водопроницаемостью. Почвы тяжёлые по гранулометрическому составу, бесструктурные, насыщенные обменным натрием имеют водопроницаемость низкую.

Водопроницаемость выражают в миллиметрах водного столба за единицу времени (мм/мин, мм/час, мм/сут), а также в литрах, кубометрах в единицу времени.

Водопроницаемость – одно из важнейших водно-физических свойств почвы. С ней связано использование атмосферных осадков и поливной воды. При хорошей водопроницаемости осадки, а также поливная вода проникают в почву, создавая определённые запасы влаги, и, наоборот, при плохой водопроницаемости вода стекает по поверхности, вызывая эрозию.

Для оценки водопроницаемости почвы в агрономических и мелиоративных целях используют шкалу Н.А. Качинского (табл. 18).

В настоящее время разработан целый ряд методов определения водопроницаемости. Существуют методы изучения водопроницаемости в природных полевых условиях и лабораторные методы. Полевые методы являются основными, лабораторные – для дополнения и углубления полевых. Наиболее распространённым полевым методом является определение водопроницаемости прибором ПВН (по Нестерову) с автоматической подачей воды.

Таблица 18

Оценка водопроницаемости почв тяжёлого гранулометрического состава

(напор воды Н = 5 см при температуре 10^º С)

Водопроницаемость, мм в первый час	Оценка
Свыше 1000 1000 – 500 500 – 100 100 – 70 70 – 30 30	Провальная Излишне высокая Наилучшая Хорошая Удовлетворительная Неудовлетворительная

Прибор состоит из двух герметично закрывающихся бачков (сосудов Мариотта), двух цилиндрической формы рам с диаметром 22,5 и 45 см и штатива. Бачки, объёмом 6 л каждый, служат для автоматической подачи воды в рамы. В верхней части бачка имеется отверстие, закрывающееся пробкой, через которое его наполняют водой. В стенке бачка закреплена прозрачная шкала для наблюдения за уровнем воды, с ценой деления, соответствующей объёму 0,1 л. В нижней части бачка имеются две трубки с кранами – водоспускная для подачи воды из бачка в раму и воздушная, для подачи воздуха в бачок. Бачки устанавливают на штативе, ножки которого закрепляют на ободе большой рамы.

Ход определения. На типичном по почвенным условиям участке выбирают площадку, зачищают её, убирают растительность (мощность снимаемого слоя не должна превышать 1–1,5 см). В почву врезают большую цилиндрическую раму на глубину 3–5 см. В середине образовавшегося круга врезают малую раму на такую же глубину, уплотняют почву по границам врезания рам. На внешней раме по уровню устанавливают штатив, на который ставят заполненные водой бачки: один над внутренней (учётной) рамой, другой – над внешней (защитной). Концы воздушных трубок устанавливают по запланированному урезу воды в раме. (Например, если планируется напор воды 5 см, то конец воздушной трубки должен быть установлен над поверхностью почвы 5 см). Водоспускные трубки опускают на 1,5–2 см ниже, чем воздушные. Сочетание этих двух трубок обеспечивает поддержание постоянного уровня воды в рамах (принцип сосудов Мариотта). Расход воды регистрируется по прозрачной шкале на бачках через определённые промежутки времени.

Вначале опыта одновременно на части, ограниченные большой и малой рамами из ведра заливают воду слоем 5 см. Затем у обоих бачков открывают краны, вначале на водоспускной трубке, а потом воздушной. Начинают учёт расхода воды из бачков. В первый час наблюдений вначале два отсчета снимают с интервалом 5 мин, остальные – 10 мин, во второй час – через каждые 15 мин, в третий и четвёртый часы – через каждые 1,5 часа. Для каждого интервала времени водопроницаемость рассчитывают по формуле:

V_о = ,

где Vо – скорость впитывания и фильтрации по наблюдениям, мм/мин; Q– расход воды из бачка, л; 10 – коэффициент перевода мм в мл; ℓ - глубина врезания рамы, см (3 см); 1000 – коэффициент перевода л в мл; Ѕ – площадь внутренней рамы, см² (400 см²); t - время, мин; ℎ - высота слоя воды, см.

Полученные данные приводят к стандартной температуре 10^ºС, используя формулу Хазена:

V_п = ,

где V_п – водопроницаемость, приведённая к температуре 10^ºС, мм/мин; t⁰ – температура используемой воды, ^ºС.

Результаты определения водопроницаемости записывают по фор-ме (табл. 19).

Таблица 19