Ruch wody w glebie

W ruchu wody w glebie wyróżnia się trzy fazy:

 - wchłanianie przez glebę  wsiąkającej wody -  infiltrację
 - przesiąkanie wody przez glebę-  perkolację
 - przewodzenie wody przez glebę  przy pełnym jej nasyceniu – 
filtrację
   lub przewodnictwo  hydrauliczne

Rodzaj ruchu wody glebowej  jest ściśle uzależniony od 
stopnia wypełnienia wodą porów glebowych.

Infiltracja:

 

Jest  to ruch wody w strefie nienasyconej – 

część porów

glebowych wypełnionych jest powietrzem i stopniowo 

zwilżane są coraz

to nowe warstwy. Określa ona proces frontalnego wsiąkania 

wody

(deszczowej, roztopowej, itp.) z powierzchni do wnętrza 

profilu. Jej

prędkość z reguły maleje z upływem czasu – pory wypełniane 

są wodą.

Jest cechą zmienną.

Perkolacja:

 

Pod tym terminem rozumie się ruch 

wody w profilu glebowym wraz z rozpuszczonymi w niej 
składnikami.  Zależnie od dominującego kierunku ruchu 
wody wyróżnia się następujące typy gospodarki wodnej 
gleb:

-endoperkolatywny -  ruch w głąb profilu

-egzoperkolatywny  -  ruch ku  powierzchni gleby

-amfiperkolatywny  -  ruch przemienny ku górze i w dół 
profilu

-periperkolatywny   -  ruch we wszystkich kierunkach.

Infiltracja – ruch 
wody w strefie 
nienasycinej

Sandy loam – glina piaszczysta

Clay loam – glina ilasta 

Jednym z głównych czynników determinujących szybkość infiltracji 
jest skład granulometryczny

Szybkość infiltracji zależy przede wszystkim od:
- Składu granulometrycznego
- Porowatości
- Struktury
- Wilgotności gleby

Nazwa klasy

Wartość infiltracji 

ustalonej

(cm•h

-1

)

Bardzo mała

<0,1

Mała

0,1-0,5

Średnio mała

0,5-2,0

Średnia

2,0-6,5

Średnio duża

6,5-17,5

Duża

17,5-24,5

Bardzo duża

>24,5

Klasy infiltracji wg. FAO (1971)

Lp.

Cylinder D

1

Cylinder D

2

Godzin

y

pomiar

u

t

i

min.

odczyty

ze

zbiorni

ka

B (x

i

)

wsiąkni

ęt

a

woda

w glebę

(V

i

)

x

Godzin

y

pomiar

u

t

i

min.

odczyty

ze

zbiorni

ka

C (x

i

)

wsiąkni

ęt

a

woda

w glebę

(V

i

)

x

(cm)

(cm)

1

10:00

0

0

0

10:00

0

0,0

0,0

2

10:03

3

0,5

0,5

10:03

3

3,0

3,0

3

10:06

6

3,0

3,0

10:06

6

5,0

5,0

4

10:10

10

6,0

6,0

10:10

10

7,0

7,0

5

10:20

20

8,0

8,0

10:20

20

9,0

9,0

6

10:40

40

11,0

11,0

10:40

40

12,0

12,0

7

11:10

70

14,5

14,5

11:10

70

15,0

15,0

8

11:40

100

20,0

20,0

11:40

100

18,0

18,0

9

12:10

130

25,0

25,0

12:10

130

21,0

21,0

10

12:40

160

30,0

30,0

12:40

160

24,0

24,0

( Vi )

x

 = xi  (gdyż r2 = r1) 

a = 15 n = 0,753

 

a = 16 n = 0,404

 

Iu = 15 · 0,753 · 2,47

-0,247

 

= 9,03

 

Iu = 16 · 0,404 · 5,96

-0,596

 = 2,23 





1

63

,

5

2

23

,

2

03

,

9











h

cm

Iu

I

u

= a•n•10(1-n)

n-1

 (cm•h

-1)

a- punkt przecięcia 
się prostej z osią 
rzędnych przy ti=60

n- tangens kąta 
nachylenia prostej

D

1

D

2

 2 2



  7



V   [c m ]

i

t   [m in ]

i

Wykres prezentujący przebieg 
infiltracji

Filtracja:

Filtracja wody glebowej przebiega w porach gleby w pełni
nasyconych wodą, przy przeważającym poziomym kierunku ruchu
wody. Jeżeli woda gruntowo-glebowa znajduje się w różnych
punktach terenu pod niejednakowym  naporem to woda 

przemieszcza się

w kierunku naporu mniejszego. Szybkość wchłaniania wody przez 

glebę

zależy od współczynnika  filtracji k  i od spadku hydraulicznego I.
Tak zwany wydatek wody Q  wyrażający ilościowo jej przepływ 

określa się

prawem Darcy’ego

Q = k *I * w *t

gdzie:

 
Q - wydatek wody
 k - współczynnik  filtracji
 I  - spadek hydrauliczny zwierciadła wody gruntowej wyrażający 
      stosunek różnicy naporów ΔH do długości drogi filtracji L, ΔH/L
 w - powierzchnia przekroju
 t  - czas przepływu
Współczynnik filtracji k  wyrażany jest najczęściej w cm*s

-1

  lub 

w  m*s

-1

Istnieje szereg metod oznaczania 

współczynnika filtracji. Są to m.in. 

metody: 

1. obliczeniowe z wykorzystaniem wzorów 

empirycznych (na

    podstawie krzywej uziarnienia), 
2. laboratoryjne np. metoda Black’a
3. polowe (próbnego pompowania, zalewania studni i 

dołów

    chłonnych, obserwacji wzniosu wody podziemnej w 

studni). 

    

WSPÓŁCZYNNIK 

FILTRACJI DLA RÓŻNYCH 
UTWORÓW GLEBOWYCH

UTWÓR GLEBOWY

WSPÓŁCZYNNIK 

FILTRACJI M˙S

-1

Ił 

 n˙10

-11

Ił pylasty

n˙10

-9,-10

Glina ciężka

n˙10

-9

Glina średnia 

n˙10

-7,-8

Glina lekka

n˙10

-6,-7

Piasek gliniasty

n˙10

-5,-6

Piasek luźny

n˙10

-4

Żwir drobny

n˙10

-2,-3

Torf słabo 

rozłożony

         n˙10

-4,-6

Torf silnie 

rozłożony

n˙10

-7,-9

           Oznaczanie współczynnika filtracji na 

podstawie          krzywej uziarnienia 

          Stosowanie tej metody, jak wszystkich metod 

obliczeniowych, wymaga wykonania analizy 

granulometrycznej. Zasadą metody jest wykonanie 

analizy granulometrycznej gruntu w celu uzyskania 

krzywej uziarnienia, z której odczytuje się średnice 

miarodajne (efektywne, zastępcze). Średnica miarodajna 

jest wielkością, na podstawie której określa się - poprzez 

wzory empiryczne - wartość współczynnika filtracji.

 

Średnica  miarodajna  de

  -  to  średnica  fikcyjnej  skały 

filtracyjnej,  składającej  się  z  ziaren  kulistych  o 
jednakowej 

średnicy, 

która 

ma 

taką 

samą 

wodoprzepuszczalność,  jak  skała  badana.  Średnicę 
miarodajną  określa  się  jako  tę  średnicę,  poniżej  której 
zawartość  ziaren  w  składzie  granulometrycznym  skały 
stanowi  określony  procent,  np.:  średnica  miarodajna  de 
= d10 oznacza, że 10 % skały stanowią ziarna o średnicy 
mniejszej  od  miarodajnej  d10,  a  90  %  ziarna  większe. 
Średnica  miarodajna  d10  jest  to  więc  taka  średnica  na 
krzywej  uziarnienia,  od  której  10%  kruszywa  ma  ziarna 
mniejsze. 

Skład granulometryczny

Tabela 2.

Numer
próbki

ZAWARTOŚĆ FRAKCJI  [%]

Średnica ziarn [mm]

          Podgrupa

granulometrycz

na

według PTG

2 –0,5

0,5 –

0,

25

0,25 –
 0,1

0,1 –
  0,05

0,05 –
 0,02

0,02 –
 0,005

0,005 -
0,002

<0,00

2

1

24,22

41,13

23,65

4

2

3

1

1

pl

2

3,35

35,10

46,55

7

3

2

0

2

pl

3

3,27

35,42

51,31

6

1

1

1

1

pl

4

3,12

37,67

49,21

7

0

2

1

1

pl

5

4,97

29,00

50,03

10

2

1

1

2

pl

. Opracowanie wyników 
1) Wykreślić krzywą uziarnienia wykorzystując dane z tabeli 

(dla każdej badanej gleby). 

2) Z uzyskanej krzywej uziarnienia odczytać średnice 

miarodajne: de = d10 oraz d60 (dla wzoru Hazena) oraz 
d20 i d50 (dla pozostałych wzorów). 

) Obliczyć współczynnik niejednorodności uziarnienia: 

U =d60/d10 

Im współczynnik U jest bliższy jedności, tym bardziej 

równomierne jest

uziarnienie i tym lepsza jest przepuszczalność ośrodka 

porowatego

(skały, gruntu, gleby). 

4) Obliczyć współczynnik filtracji k ze wzorów: Hazena,

 

Seeldheima, USBR

 

oraz według wzoru Darcyego

1. Q = 1,0   cm,    1 minuta, w = 19,6 cm2 , I = 2, k = 

0,00046 

2. Q = 14,2 cm,    1 minuta, w = 19,6 cm2 , I = 2, k = 

0,0059

. Q = 16,4 cm,    1 minuta, w = 19,6 cm2 , I = 2, k = 

0,00687

4. Q = 18,4 cm,    1 minuta, w = 19,6 cm2 , I = 2, k = 

0,00769

5. Q = 6,8   cm,    1 minuta, w = 19,6 cm2 , I = 2, k = 

0,0028