Вопрос 12. Водоподъемная способность - это свойство почвы поднимать воду по капиллярам снизу вверх.

Водоподъемная способность зависит от тех же факторов, которые обуславливают передвижение капиллярной воды, но направление потока воды в данном случае только снизу вверх. Скорость и высота подъема воды (и почвенного раствора) зависят от гранулометрического состава, строения почвы, залегания грунтовых вод, от влажности и температуры почвы, а также от концентрации почвенного раствора, наличия растительности и состояния атмосферы. Чем мельче почвенные частицы (глинистые почвы), тем выше водоподъемная способность. Уплотнение почвы вызывает увеличение высоты поднятия влаги, рыхление и оструктуривание уменьшают, а часто и приостанавливают подъем капиллярной воды. Поэтому рыхление одного лишь поверхностного слоя почвы способствует снижению водоподъемной способности. В целях сбережения почвенной влаги очень важно своевременно провести рыхление почвы, особенно в засушливых районах, где промедление с ранневесенним боронованием на 1-2 дня может привести к потере воды, накопленной за осенне-зимне- весенний период.

Водоподъемная способность повышается также с увеличением влажности почвы, поэтому близкое к поверхности стояние грунтовых вод усиливает этот процесс. Повышение температуры почвы усиливает подъем воды, так как при этом вода становится менее вязкой и более подвижной. Увеличение в почве количества легкорастворимых солей, повышающих плотность воды и вызывающих снижение поверхностного натяжения, уменьшает водоподъемную способность почвы.

На подъем воды в почве оказывает влияние растительность: всасывая растворы, корни растений способствуют подъему воды из нижних горизонтов в верхние. Косвенно на водоподъемную способность почвы оказывает влияние состояние атмосферы (относительная влажность, температура и ветер). Снижение относительной влажности, повышение температуры и наличие ветра, вызывающие иссушение верхнего слоя почвы, способствуют подъему воды из нижних горизонтов.

Высота капиллярного подъема определяется по формуле Жюрена:

где Н – высота поднятия воды, мм;

2А – константа капиллярности воды,

( А – коэффициент поверхностного натяжения),

r – радиус капилляра, мм;

g – ускорение силы тяжести, м/сек;

d – плотность воды при данной температуре г/ см³.

Из формулы вытекает, что вода по капиллярам поднимается тем выше, чем меньше диаметр капилляра и ниже плотность воды.

Однако почва не представляет собой идеальную капиллярную систему, а скорее всего сложнейшую мозаику пор, различных по форме и размерам, часто замкнутых.

Поэтому формула Жюрена для определения величины капиллярного поднятия воды в почве может иметь лишь относительное значение.

Высота подъема воды зависит, прежде всего от гранулометрического состава почвы, возрастая с уменьшением размера почвенных частиц. Например, в капиллярах, сложенных из коллоидных частиц, вода может подняться на десятки метров. Однако практически сверх 10 метров вода в почвах подняться не может в связи с действием атмосферного давления.

В природе редко встречаются почвы, сложенные из одинаковых по величине гранулометрических элементов; наряду с илом, в них всегда содержится то или иное количество песка, пыли, а также органические вещества. Поэтому высота капиллярного подъема воды в природных почвах обусловливается количественным содержанием частиц разной крупности, т.е. гранулометрическим составом почвы в целом.

Большое влияние на высоту подъема воды в иловатых почвах оказывает трение воды о стенки капилляров. Дело в том, что вместе с уменьшением размеров частиц, и следовательно диаметра капилляра, возрастает отношение поверхности частиц к их объему, а вместе с тем растет и трение воды о стенки капилляра. При этом сила трения в известных случаях может преодолевать действие менисковых сил и поднятия воды может не происходить.

Так как высота подъема воды в почве зависит от величины капиллярных промежутков, то, очевидно, большее или меньшее уплотнение почвы должно отразиться и на капиллярности. С уплотнением почвы высота капиллярного подъема возрастает, но до известного предела. При очень сильном уплотнении подъем воды уменьшается за счет трения о стенки капилляров.

Следующим фактором, оказывающим большое влияние на капиллярность, является размер агрегатов. Влияние этого фактора настолько велико, что он может парализовать значение всех остальных.

В лабораторных опытах Вольни получены следующие данные высоты капиллярного поднятия в почвах различного структурного состава (таблица 5).

Т а б л и ц а 5. Высота капиллярного поднятия воды в почвах различного