uchebnik13

ности почвы методом заливаемых площадей.

Величины водопроницаемости - средние из контрольных

определений - оформляют в таблицу и графики.

Образец формы записи результатов определения водо­

проницаемости дан в табл. 37.

Результаты определе­

рактер растекания воды в почве, производя, где это возможно,

зарисовку и обмер контура смоченноС'rи. Для этого по окончании

определения водопроницаемости квадраты снимают, смоченная

площадка укрывается от испарения (сначала клеенкой, затем се·

ном или соломой, слоем около 20 см). Через 24 час (в зависи­

мости от механического состава почвы: чем тяжелее, тем боль-

I

ший срок требуется Д.'IЯ установления капиллярного равновеси!)

для почв песчаных, супесчаных и легкосуглинистых и ч~ез

48 - для почв суглинистых и глинистых делают вертикальНый,

разрез-траншею через центр площади внутренних квадратов по

всем контролям опыта на глубину, на 30 см ниже видимой ниж­

ней границы смоченности. Для тОчного замера смоченную по­

верхность подразделяют на квадраты со стороной 10 сд

II воспроизводят контур на миллиметровой бумаге ил~ по клет­

кам в рабочей тетради (рис. 76).

см

,-

30

цО

50

ЕР

70

80

90

100

Рис. 76. Профиль с;ночениости после определения водопроница­

емости почвы (свеТJIокаштановая СОJIонцеватая тяжеJIОСУГJIИ­

,!Истая почва)

Характер растекания воды в почвах различен в зависимости

от механического состава, структуры и их сложения. Контур смоченности наглядно покажет особенности почвы и послужит

дополнительной характеристикой к оценке ее водопроницаемости.

На этих же площадках, под учетными (малыми) квадратами, из «освеженной» стенки разреза или буром берут пробы почвы

на определение общей влагоемкости (см. гл. V).

Еслп водопроницаемость почвы определяют на территориях,

поливаемых методом борозд, вместо квадратных употребляют

прямоугольные рамы размеРО),l 15 Х 120 см. Три таких рамы

ставят параллельно друг другу, расстояние между ними должно

быть равно расстоянию между бороздами полива. Серединная

рама является учетной, а крайние ВЫПО.ТIНяют роль защиты от

бокового растекания воды. Определение и расчет водопрони­

цаемости ведут так же, как и в квадратных рамах.

Метод заливаемых квадратов дает количественную характе­

ристику водопроницаемости почвы, он наиболее распространен,

хотя BeCb!vla трудоемкий. Его применяют для определения водо­

проницаемости с поверхности почвы.

ния и поддержания напора воды, сантиметр, часы, термометр во­

дяной, сушильные стаканы для проб почвы на определение влаж-

242

ости, технические весы на 200 г с разновесами, сушильный

'аф.

е т о Д п о л и в а о п ы т н ы х Д е л я н о к дает наилучшие

рез ,льтаты, но трудоемок, поэтому имеет ограниченное примене­

ние. ~oдy подают тем же способом, что и при поливе: 1) сплош­ ным С,10ем (т. е. напуском), 2) по бороздам или 3) дождеванием.

Размеры и форма опытных делянок зависят от типа полива:

квадраТные - в случае подачи воды сплошным слоем и дожде­

ванием, вытянутые в одном направлении - при подаче воды пu

бороздам. Каждую делянку обносят утрамбованным валиком

высотой в 15-20 см, ширпной У основания 40-60 Ot. Обработ­

ка почвы на делянках ДО.lжна быть такой же, как на оста.'1ЬНОМ

поле. На подготовленную делянку подают воду и поддерживают

слой в 5-10 CJtL в продолжение всего срока наблюдения. Если

водопроницаемость нужна для расчета потерь воды из ороси­

тельной системы, то наблюдения следует продолжать до установ­ ления равномерного расхода воды. Если определяется скорость впитывания и характер промачивания почвы, то срок наблюде­

ния определяется поливной нормой.

При подаче воды сплошным слоем или дождеванием устанав­

ливают скорость только вертикального промачивания, а при по­

даче воды по бороздам нужно обязательно учитывать скорость

пр омачивания как в вертикальном, так и в горизонтальном на­

правлениях. Это необходимо для определения типа борозд, их глубины и расстояния между ними. Расчеты и оформление полу­

ченных результатов ведут так же, как при методе заливаемых

квадратов.

Необходu.мое оборудование: лопата, ведра, кружки емкостью ]000 и 500 см3, метр, рейки для определения напора, часы, тер­

мометр водяной, сушильные стаканчики для взятия проб на

влажность, весы технические на 200 г с разновесом, шкаф су­

шильный.

Метод трубок по сравнению с другими менее трудоемок и не

требует большого количества воды. Поэтому может быть исполь­

зован в широких пределах в целях изучения варьирования воцо­

проницаемости почвы с поверхности и по генетическим горизон­

там. Необходимо большое число повторностей определения ,(не менее 10 трубок) по всем генетическим горизонтам. Подготавли­ вают площадки раЗМЕ;РОМ 1 Х 1 м, выравнивают их лопатой, не

утаптывая, однако, их. При определении водопроницаемости

отдельных генетических горизонтов трубки устанавливаюг

Б верхней части горизонта. После определения горизонт удаляют

(снимают) и трубки устанавливают на нижележащий горизонт. При наличии большого количества трубок их можно устанавли­

вать одновременно на разных горизонтах. В случае маломошно­

го горизонта вода просачивается в нижеследующий горизонт,

поэтому для определения водопроницаемости следующую пло­

щадку для установки трубок нужно сдвинуть в сторону.

Водопроницаемость почвы методом трубок изучают с перet

менным и постоянным напором воды.

М е т о Д т р у б о к с пер е м е н н ы м н а пор о м в о lf Ы. ИСПО.'1ьзуют стеклянНые и металлические тр) бки. В стеклянных

трубках можно С.'1едить за изменением уровня воды и скоростью

просачивания, но они хрупки, поэтому необходимо ДОПО.1Нfпель­

ное оборудование (бурик, мех для продувания скважин). В на­

стоящее время в полевых экспедиционных ИСС.lедованиях широ­

ко используют меТ3.1лические трубки ДИ31\IеТРО~f 5-6 01, высо­

той - 13 CJU (на 3 С.11 трубку погружают в почву и 10 СМ - на­ чальная высота сто.'1ба воды). Нижний конец трубки заострен.

На подготовленн) ю П.'10щадку устанавливают 1О трубок на рас-

Рис. 77. Определение водопроницаемости почвы методом

трубок по Н. А. Качинскому

стоянии 13-15 СА! одна от другой, в два ряда в шахматном по­

рядке (рис. 77). Трубка погружается в почву надавливанием

рукой или забивается деревянным молотком в С.ТIучае УП.ТIотнен­

ного горизонта. С внешней стороны почва вокруг трубки уплот­

няется. Так как водопроницаемость в сильной степени зависит от влажности, то одновременно необходимо определить ее. Уста­

новив трубки, наливают их водой. На.1ивание воды производят

с помощью предохранителя, чтобы сильной струей воды не на­

рушить поверхности почвы в трубке, и не исказить результатов.

Предохранитель состоит из цилиндрической КCJробочки с вогну-

1ыIM дном И трубки с внутренним диаметром в 3 ММ. Трубка

ввинчивается в коробочку. На боковой поверхности коробочки,

на высоте 0,5 OL от нижнего края, просверлено десять круглых отверстий с таким расчетом, чтобы суммарная площадь их попе­ речного сечения приблизительно в десять раз была больше пло­

щади внутреннего поперечного сечения трубки предохранителя.

При таком устройстве предохранителя вода из отверстия посту­ пает в трубку слабыми струйками.

Коробочка предохранителя делается разъемной (свинчиваю-

244

\

щейся, чтобы ее можно было чистить. К: трубке присоединяется

B~pOHKa через каучуковую трубочку.

К:оробочку предохранителя опускают в трубку до поверхности

почвы и через воронку наливают воду из чайника или круж­

ки. По мер{' наПО.lнения трубhИ водой предохранитель нужно по­

степенно поднимать, не отрывая его дна от поверхности воды.

Трубки наливаются доверху, отмечается время наполнения. Так

наливаются все контрольные трубки, после чего следят за вре­

менем просачпваНIIЯ поды в почву.

Одновременно с установкой трубок при опреде.lении водо­

проницаемости рядом с ними нужно поставить два стакана, на­

литые водой до верхнего края, Д.1Я учета испарения воды, чтобы при расчете водопроницаемости ввести поправку. Особенно это

важно в случаях ма.'IОЙ водопроницаемости и Д,.1ительного cpOl<a наблюдения. Обязательно нужно замерять и записывать темпера­

туру воды.

Почвы легкого механического состава имеют сравнитеJIЬНО

выравненную водопроницаемость, и просачивание воды происхо­

дит равномерно во всех трубках. Почвы тяжелого механическо­

го состава имеют очень варьирующую водопроницаемость. В од­ них трубках СТО.lб воды просачивается за секунды (червоточины,

трешины), в других -- она может продержаться очень длите.'IЬ­

ное время. В таких случаях продолжительность наблюдения

ограничивают 3 час после чего замеряют высоту столба просо­

чившейся воды с ПОМОПJ.ью линейки. При хорошей водопрони­

цаемости, особенно с поверхности почвы, иногда производят три

наполнения трубок, что позволяет получить представление об из­

менении водопроницаемости почвы во времени. За окончатель­

ный итог принимают среднее из 3 наполнений.

Водопроницаемость почвы при данном методе работы выражают в .il'L.iI'L водного столба, проходящего через единицу площади в еди­

ницу времени и рассчитывают по формуле:

K t = Тh'

где К - водопроницаемость почвы в мм водного столба при дан­

ной температуре;

h - высота столба просочившейся воды в M.iI'L;

Т - время в мин или сек.

Так же, как и в других методах, водопроницаемость приводят к температуре 10°С по формуле Хазена 90.

Расчет производится для каждой трубки в отде.'IЬНОСТИ. Та- "-

ким образом, устанавливается вариационный ряд водопроницае­

мости. Затем выводится среднее значение KIO Аt'м/_иин для дан­

ного генетического горизонта.

Средние величины водопроницаемости представляются в таб­

лице и графически. Ниже приводится форма записи и графиче­ ского оформления результатов исследования (табл.38).

245

Таблица 38

Водопроницаемость почвы в .м.м'.мин при t = 100С (метод трубок с переменным напором)

Графически водопроницаемость, опреде.ТIенную методом тру­

бок, можно изобразить или столбиками, расположив их вниз.

ММ/ми"

Рис. 78 Графики водопроницаемости почвы, определенной

методом трубок по Н. А. Качинскому

считая поверхность почвы 3а О, или фигурами по профилю почвы

(рис. 78). От центра фигуры откладывают равные отрезки в ту

и другую сторону.

246

крышкой и оправой цилиндра. Трубку - 2, входящую внутрь ци­ линдра, закрепляют во втулке нижней (неподвижной) крышки

посредством гайки и резиновой прокладки. На верхний конец

трубки надет металлический наконечник Верхняя часть цилинд­

ра снабжена редукционным клапаном - б, предназначенным

для выпуска воздуха из цилиндра при заполнении его водой че­

Р'ована в линейных t'диницах.

Конструкция прибора ПОЗВОляет определять водопроницае­

мость почвы при переменном и постоянном напоре. Для опреде­

ления водопроницаемости с переменным напором крышки с ци­

линдра снимают и воду заливают непосредственно в цилиндр до

соответствующей отметки, замечают время и наБJlюдения ведут

при открытом цилиндре.

Для определения водопроницаемости при постоянном напоре воду заливают в закрытый цилиндр через трубку, установленную

на определенной высоте от дна соответственно задаваемому дав­

лению. Прибор работает с постоянным напором только при усло­

вии герметичности, когда воздух входит только через узкую труб­

ку-2.

Установка цилиндров. Наличие пяти одинаковых цилиндров

в приборе позволяет вести наблюдения с контролем. Перед уста­

новлением цилиндра в почву крепко завинчивают крышку. Труб­ ка - 2 при этом должна быть ослаблена и опущена до конца

вцилиндр.

Цилиндры расставляют на подготовленной П.,ощадке разме­

ром 1Х 1 .4t И погружают в почву на глубину, соответствующую высоте металлического бура. Для этого на цилиндр одевают

боек - 8 и если почва рыхлая, то цилиндр входит в почву от надавливания на него рукой. В твердую почву цилиндр погру­

жают ударяя по бойку деревянным молотком. Установив ци­ линдр, уплотняют вокруг него почву. Поднимают узкую труб­

ку - 2 и закрепляют ее гайкой на соответствующей отметке по

высоте, т. е. на требуемый напор. Отвернув на 2-3 оборота винт редукционного клапана - б, встаВ.IЯЮТ в трубку воронку и зали­

вают в цилиндр воду до верхней отметки по объему или высоте. Завернув до отказа винт клапана цилиндра, замечают и записы­ вают время начала наблюдений. Так поочередно Н3.'IИвают все пять цилиндров и ведут наблюдения за количеством просочив­

шейся ВОды в определенный интервал времени. Просочившуюся

точный объем или высоту оставшейся ВОды.

Подобно методу Евадратов, здесь приняты следующие интер­

248

ний зависит от це.1И. Водопроницаемость рассчитывают в At.M вод­

ного столба за единицу времени (мин) и приводят к температуре 100е, как по методу трубок, если учет велся по высоте столба

воды, или как по методу заливаемых площадей, в случае учета просочившейся воды по объему.

Результаты наблюдений оформ.ТIяют в таблицу и график по

образцу водопроницаемости, полученной методом квадратов.

Метод трубок может быть рекомендован для определения во­

допроницаемости на территориях с большим уклоном, так как

в приборах с большой П.ТIощадью напор воды в разных ТОчках не

одинаков.

Лизиметрическии метод. Применение его возможно в поле­

вых стационарных и полустационарных условиях. В почвенной

и гидрологической практике известны два типа лизиметрических

исследований: 1) изолированные почвенные колонны и 2) лизи­

метры-воронки.

М е т о Д и з о л и р о в а н н ы х п о ч в е н н ы х к о л о н н. Вы­

сота, а также площадь поперечного сечения почвенной колонны

из естественного или насыпного грунта могут быть различны в за­

висимости от поставленной цели.

Для заложения лизиметрического опыта в естественных усло­

виях с ненарушенной почвой на исследуемой территории выби­ рают типичный учаСТОI{, с поверхности очерчивают площадь, со­

ответствуюпJ.УЮ основанию колонНы (1, 2, 4 см2) , которую ока­ пывают с четырех сторон на заданную глубину (1-2 М). Пос.lе описания почвенного профиля стенки колонны обмазывают грязью, приготов.тrенноЙ из соответствующего горизонта этой

почвы, слоем толщиной 0,5 CJrt и обертывают целым куском

клеенки. Необходимо следить, чтобы клеенка плотно прилегала

кстенкам, в противном случае подаваемая на поверхность

колонны вода просочится сквозь шели, между почвой и клеенкой.

Подготовленную колонну засыпают почво-грунтом с соблюдением

порядка расположения горизонтов. На поверхности изолирован­ ной колонны устанавливают деревянную или металлическую

раму, равную ей по ПJющади, в случае большой площади колонну

обваловывают зем.'1ЯНЫМ валиком высотой 15-20 СМ. Водопро­

ницаемость определяют вышеописанным методом заливаемых

площадей.

для опреде.'1ения скорости и глубины просачивания воды по

высоте КО.'10ННЫ устанавливают электроды, провода которых вы­

водят на поверхность и с помощью регистрирующего прибора

определяют изменение электропроводности. О степени смочен­

насти горизонта судят по уменьшению электросопротивляемости

почвы. Недостаток метода - изолированность от окружаю· щей площади и вследствие этого искусственное устранение бо­

249

бок воронки соединяют с водоприемниками, установленными

в открытом почвенном разрезе и служащими для сбора фильт­

рующейся воды. Воронки ИЗГОТОвляют из оцинкованного железа,

можно использовать также фарфоровые воронки Бюхнера. Диа­

метр воронок должен быть не менее 20-25 сй, Г.lубина - 5 сл't,

верхний край воронки загнут вверх, имеет высоту 0,5 OL и за­ острен. На горле ВОрОНЮI укрепляют толстостенную каучуковую трубку, длина КОТОРОЙ соответствует расстоянию от воронки до

приемника. ГОРЛОВИНУ воронки закрывают свинцовой пластин­

кой с просверленными отверстиями диаметром 2-3 ЙМ. Конусо­

образную часть заполняют промытым гравием, на который на­

кладывают вторую свинцовую ПJlастинку с отверстиями диамет­

ром 1-2 .l\iM.

Установка воронок. В ОТКРЫТО:\I почвенном разрезе под каж­

дым генетическим горизонтом выкапывают нишу, через которую

воронку подводят и врезают в нижнюю часть соответствующего

горизонта. Необходим тесный контакт между почвой и содержи­

мым воронки. Установив под каждый горизонт по две воронки,

ниши тщательно закрывают тем же материалом, который бьm

вынут из них. Воронки устанавливают снизу вверх. Затем часть

разреза, примыкающую к воронкам на расстоянии 1 1I'L, постепен­

но засыпают. Насыпав грунт до глубины нижней воронки, его

тщательно уплотняют и укладывают на его поверхность отходя­

ПJ.ую ОТ воронки трубку, а затем засыпают разрез до поверхности. Насыпную стенку обшивают досками с отверстия~1И для отвод­

ных трубок, rюд которые подставляют стеклянные сосуды-водо­

приемники. По количеству профильтровавшейся воды судят

о водопроницаемости отдельных генетических горизонтов почвы,

фильтрат может быть использован также для ~зучения продук­

тов выноса.

Основной недостаток этого метода тот, что неизвестна пло­

щадь, с которой фильтруется вода, поэтому водопроницаемость

отдельных горизонтов получает относительную характеристику.

Лабораторные методы. Лабораторные методы не могут заме­

нить полевые исследования, но они позволяюТ углубить изуче­

ние этого вопроса. В лабораторных условиях возможно изучение водопроницаемости по отдеЛЬНЫ~1 процессам: впитывания, фильт­ рации. В лаборатории возможно широко изменять условия опы­ та и, таким образом, ВЫЯВлять В.ТIИяние различных факторов на

ве.ТIИЧИНУ водопроницаемости. Точность лабораторного метода за­

висит от объема исследуемого образца (чем больше образец, тем

точнее результаты). В основном, эти методы можно свести к двум

категориям: 1) определение водопроницаемости почв и грунтов

ненарушенного сложения; 2) определение водопроницаемости

насыпных образцов.

Предложен, кроме того, ряд эмпирических илИ теоретических

формул для расчета водопроницаемости по механическому соста­

ву и пористости (см. гл. 1).

250