Azərbaycan Respublikası Kənd Təsərrüfatı Nazirliyi Aqrar Elm Mərkəzi

 
 
Колонки  состояли  из  латунных  колец-секций,  которые  склеивались  с  помощью 
парафина. Парафин служил одновременно и влагоизоляцией. Одна из таких колонок в раз-
резе показана на рис. 2.  
 
Рис. 2. Разбираемая на секции колонки. 
 
Заправленные  почвой  колонки  помещались  между  секциями  термостатирующего 
устройства.  Перепад  температуры  между  секциями  устанавливался  в  10°С.  В  «холодной 
секции»  поддерживалась  комнатная  температура.  С    помощью  термопар,  сделанных  из 
сплава  хромель-капель,  вводимых  в  соответствующие  отверстия,  наблюдали  за  ходом 
температуры  в  колонке.
 
Через  1,5-2  часа  (в  зависимости  от  типа  почвы,  ее  влажности  и 
плотности) в колонках устанавливался линейный перепад температыры.  
 
 
 
Рис. 3. Линейный перепад в почвенной колонке в начальный период опыта. 
 
На рис. 3 представлен линейный перепад температуры в колонке, dT/dx = 1
o
C/cм. На 
оси  абсциссы  располагается  расстояние  вдоль  почвенной  колонки,  а  на  оси  ординат 
градиент  температуры  вдоль  почвенной  колонки.  По  истечении  определенного  времени 
0
2
4
6
8
10
12
0
2
4
6
8
10
12
Гр
ад
иент
 т
емпе
рат
уры,
 ∆
Т
   
Расстояние от горячего конца, см  

---

 
 
колонки  разбирались  по  секциям  для  определения  влагосодержания  в  каждой  секции. 
Влажность почвы определялась весовым методом по отношению к сухому весу.  
На  рис.  4  показаны  графики  зависимости  перераспределения  влажности  через  двое 
суток  для  горно-луговой  почвы  при  плотности  сложения  ρ
b
  =  1,2  г/см
3
  и  исходных 
влажностях  соответственно равных 10, 20 и 25%.  
 
 
 
Рис. 4.  Перераспределение влаги почвенных  колонках через 2 сутки при исходной 
влажности почвы 10, 20 и 25%. 
 
 На  оси  абсцисс  отложено  расстояние  от  «горячего  конца»  к  «холодному  концу» 
колонки, а на оси ординат – градиент влажности относительно исходной влажности. Как 
видно на рис. 4, термоперенос влаги во всех случаях происходит в сторону более низкой 
температуры, чего и следовало ожидать. Так как колонки тщательно влагоизолировались, 
средняя  влажность  почвы  в  колонках  оставалась  постоянной  и  равной  начальной 
влажности  на  всем  протяжении  опыта.  Если  же  влагосодержание  почвы  не  меняется, 
можно  приблизительно  принять,  что  линейному  распределению  температуры  в  почве 
соответствует  линейное  распределение  влажности.  В  этом  случае  в  условиях,  близких  к 
стационарным,  градиент  удельного  влагосодержания  в  образце  почвы  цилиндрической 
формы, каковым являются наши   колонки, может   быть   рассчитан   по соотношению 
    
     
     
 ,          (2)        
где  ∆Q
вл
  –  количество  переместившейся  влаги,  г;  Q
сух
  –  вес  сухой  почвы,  г;  L  –  длина 
образца, см.   
Коэффициент  потенциалопроводности  к'  и  термоградиентный  коэффициент 

подсчитываются  в  предположении  линейного  распределения  влажности  по  длине 
цилиндра по следующим соотношениям:  


u
T
q
k
b






'
'
,          (3) 
   
  
  
   
     
         
 ,       (4) 
где  q'  –  плотность  потока  влаги  в  г/см
3
  сек;  T

‒  градиент  температуры;  ρ
b
  –  плотность 
сложения почвы, г/см
3
. 
 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
2
4
6
8
10
12
И
сх
од
н
ая
 в
л
аж
н
ос
ть
, %
 
 Расстояние от горячего конца, см 

---

 
 
 
 
Рис. 5. Зависимость термопереноса влаги от исходной влажности почвы. 
 На  рис.  5  представлены  графики  зависимости  количества  переместившейся  влаги 
∆Q
вл
  от  исходной  влажности  для  четырех  разных  плотностей  сероземной  почвы 
(плотность  увеличивается  сверху  вниз,  чем  больше  плотность,  тем  меньше 
термовлагоперенос).  Графики  этого  рисунка  показывают,  что  величина  ∆Q
вл
  сначала 
увеличивается с возрастанием исходной влажности и при некоторой влажности достигает 
максимального  значения,  а  затем  начинает  уменьшаться.  Значение  ∆Q
вл
  при  малых  и 
высоких  влажностях  незначительно,  что  объясняется  капиллярно-пористой  структурой 
почвы  и  видом  переноса  влаги.  Капиллярно-пористая  структура  тела  характеризуется 
дифференциальной кривой распределения пор по радиусам f(r), которая дает зависимость 
производной площади пор по радиусам капилляров 
   
  
 = f(r),          (5) 
 С  увеличением  влагосодержания  тела  величина  r  увеличивается,  а  функция  f(r) 
уменьшается. В области малых значений влажности произведение r*f(r)  возрастает, чем и 
объясняется увеличение термопереноса влаги. Для большинства капиллярно-пористых тел 
в  области  больших  влажностей  f(r)  обратно  пропорциональна  r
п 
(п>1).  В  этом  случае 
произведение  r*f(r)  уменьшается  с  увеличением  влажности.  Этим  объясняется  умень-
шение количества переместившейся влаги в области высоких влажностей. 
Плотность  потока  влаги  q
'
  при  разных  уплотнениях  почвы  в  зависимости  от 
исходной влажности. Плотность потока влаги находится по формуле: 
q
' 
= 
    
   
,          (6) 
где   t –  время. 
Из выражения (6) следует, что зависимости q' и Q
вл
 по форме идентичны, так как s∆t 
для  данного  случая  является  постоянной  величиной.  Зависимости  термоградиентного 
коэффициента 

и плотности потока q' от исходной влажности по форме  совпадает.  
Как  видно  на  рисунке,  каждый  тип  почвы  имеет  максимальное  значение  ∆Q
вл
  при 
определенном  значении  исходного  влагосодержания.  В  наших  определениях  значения 
исходных  влажностей,  при  которых 

Q
вл
  принимает  свое  максимальное  значение, 
находятся в пределах от 14 до 22% весовой влажности. Величина 

Q
вл
 падает линейно с 
увеличением  плотности,  так  как  с  уплотнением  почвы  уменьшается  площадь  пор-
капилляров, по которым перемещается влага. 
С  помощью  установившегося  обратного  потока,  т.е.  градиента  влаги  в  колонке, 
предлагается  специальное  выражение  для  определения  скорости  потока  влаги    под 
влиянием градиента воды в следующем виде 
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0
5
10
15
20
25
30
Т
ер
мопе
ре
но
с 
вла
ги, 
г 
Исходная влажность, % 

---