Uniwersytet Przyrodniczy

Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji

Instytut Kształtowania i Ochrony Środowiska

Ćwiczenie z przedmiotu

„Fizyka i chemia gleb”

Temat: WŁAŚCIWOŚCI FIZYKO-CHEMICZNE

I RETENCYJNE GLEB

Profil glebowy nr 8

Opracował:

Beata Guć

Inżynieria Środowiska

Grupa A2

Rok III Semestr drugi

Rok akademicki 2011/2012

1.Porowatość gleby (P)

Porowatością jest to objętość przestworów między cząsteczkami materiały glebowego . Wyrażamy ją w procentach objętości całej próbki glebowej w nienaruszonym stanie.

Porowatość absolutna-występuje wtedy gdy w glebie nie ma żadnej wody (oprócz chemicznie związanej)

Porowatość wolna- występuje wtedy gdy w wodzie występuje woda higroskopowa

Porowatość najczęściej wyznacza się na podstawie wyników oznaczeń gęstości właściwej i objętościowej:

Porowatość absolutna:
(% objętości)

Gdzie:

γ_w- gęstość właściwa gleby (g*cm^-3)

γ_o- gęstość objętościowa gleby (g*cm^-3)

Obliczenie porowatości absolutnej warstwy gleby w % objętości

2. Uwilgotnienie gleby (W)

Stan wilgotności można wyrazić przez:

• Procent wilgotności w stosunku wagowym do suchej masy gleby (W_%wag)

• Procent wilgotności w stosunku objętościowym do objętości pobranej próbki (W_%obj)

• Procent wilgotności w stosunku do pełnej pojemności wodnej

Określenie uwilgotnienia odpowiada polowej pojemności wodnej (PPW) oraz pojemności okresu suszy (POS)

PPW- maksymalna ilość wody, jaką może utrzymać gleba przez długi czas przy całkowitym wyeliminowaniu parowania wody z gleby

POS- minimalny dopuszczalny stan uwilgotnienia gleby (minimalny zapas wody) zapewniający roślinie pobór wody trudno dostępnej (błonkowatej) za pomocą systemów korzeniowych

OBLICZNIE WILGOTNOŚCI WARSTWY GLEBY W % OBJĘTOŚCI PRZY ZWIERCIADLE WODY GRUNTOWEJ 0,4m 0,7m ORAZ 1,0m:

W_%obj= W_%wag* γ_o (% objętościowych)

a) Dla głębokości wody gruntowej 0,4m:

W_%obj= 24,6 * 1,49 = 37% - 0,1m PPW

W_%obj= 23,7 * 1,49 = 35% - 0,1m POS

W_%obj= 26,0 * 1,53 = 40% - 0,3m PPW

W_%obj= 25,6 * 1,53 = 39% - 0,3m POS

b) Dla głębokości gruntowej 0,7m:

W_%obj= 17,8 * 1,49 = 27% - 0,1m PPW

W_%obj= 12,1 * 1,49 = 18% - 0,1m POS

W_%obj= 18,4 * 1,53 = 28% - 0,3m PPW

W_%obj= 17,1 * 1,53 = 26% - 0,3m POS

W_%obj= 22,1 * 1,56 = 34% - 0,5m PPW

W_%obj= 21,8 * 1,56 = 34% - 0,5m POS

c) Dla głębokości gruntowej 1,0m:

W_%obj= 11,3 * 1,49 = 17% - 0,1m PPW

W_%obj= 6,3 * 1,49 = 9% - 0,1m POS

W_%obj= 16,8 * 1,53 = 26% - 0,3m PPW

W_%obj= 10,4 * 1,53 = 16% - 0,3m POS

W_%obj= 20,4 * 1,56 = 32% - 0,5m PPW

W_%obj= 17,8 * 1,56 = 28% - 0,5m POS

W_%obj= 21,5 * 1,61 = 35% - 0,7m PPW

W_%obj= 20,9 * 1,61 = 34% - 0,7m POS

W_%obj= 23,0 * 1,63 = 37% - 0,9m PPW

W_%obj= 22,5 * 1,63 = 37% - 0,9m POS

Tabela 1: Właściwości fizyczne i wodne profilu glebowego nr 23 (zestawienie obliczonych wilgotności objętościowych oraz porowatości)

Głębokość [m]	Gęstość		Porowatość [%obj]	Wilgotność w %obj. przy wodzie gruntowej [m]
		obj. [g*cm^-3]		właść. [g*cm^-3]		0,4		0,7		1,0
								PPW	POS	PPW	POS	PPW	POS
0,1	1,49	2,50	40	24,6	23,7	17,8	12,1	11,3	6.3
0,3	1,53	2,56	40	26,0	25,6	18,4	17,1	16,8	10,4
0,5	1,56	2.60	40	-	-	22,1	21,8	20,4	17,8
0,7	1,61	2,63	39	-	-	-	-	21,5	20,9
0,9	1,63	2,66	39	-	-	-	-	23,0	22,5
1,0	1,68	2,66	37	-	-	-	-	-	-

4. Zapasy wody w glebie (Z)

Zapasy wody w warstwie gleby lub całym profilu glebowym można wyrazić w mm słupa wody. Zapas ten często podawany jest także w jednostkach objętości wody w warstwie gleby na powierzchni 1m² lub 1ha [m³/m² lub m²/ha]

1ha = 10000m²

10 m³/ha = 1mm słupa wody

h - miąższość warstwy gleby[cm]

W_%obj - wilgotność objętościowa[%]

OBLICZENIE ZAPASÓW WODY W mm I m³/ha W 1-METROWYM PROFILU GLEBOWYM PRZY PEŁNEJ POJEMNOŚCI WODNEJ( Z_Peł,.PW.):

Z_Peł,.PW.=100*0,40+200*0,4+0,4*200+(0,40+0,39)/2*200+(0,39+0,39)/2 *200+(0,39+0,37)/2*200=40+80+80+79+78+76=433mm= 4330 m³/ha

OBLICZENIE ZAPASÓW WODY W mm I m³/ha W 1-METROWYM PROFILU GLEBOWYM PRZY ZWIERCIADLE WODY GRUNTOWEJ RÓWNEJ 0,4m 0,7m ORAZ 1,0m (Z_PWW i Z_POS):

a) Dla głębokości wody gruntowej 0,4m:

Z_{POS 0,4}= 100*0,35 + 200*(0,35+0,39)/2 + 100*(0,39+0,4)/2 + 100*0,4 + 200*(0,4+0,39)/2 + 200*0,39 + 100*(0,39+0,37)/2 = 35+74+39,5+40+79+78+38 = 383,5mm = 3835 m³/ha

Z_{PPW 0,4}= 100*0,37+ 200*(0,37+0,4)/2 + 100*0,4 + 100*0,4 + 200*(0,4+ 0,39)/2+ 200*0,39 + 100*(0,39+0,37)/2 = 37 + 77 + 40 + 40 + 79 + 78 + 38 = 389mm = 3890 m³/ha

b) Dla głębokości wody gruntowej 0,7m:

Z_{POS 0,7}= 100*0,18 + 200*(0,18+0,26)/2 + 200*(0,26+0,34)/2 + 200*(0,34+0,39)/2 + 200*0,39 + 200*(0,39+0,37)/2 = 18+ 44+ 60 + 73 + 78 + 38= 311mm = 3110 m³/ha

Z_{PPW 0,7}= 100*0,27 + 200*(0,27+0,28)/2 + 200*(0,28+0,34)/2 + 200*(0,34+0,39)/2 + 200*0,39 + 100*(0,39+0,37)/2= 27 + 55 + 62 + 73 + 78 + 38 = 333mm = 3330 m³/ha

c) Dla głębokości wody gruntowej 1,0m:

Z_{POS 1,0}= 100*0,09 + 200*(0,09+0,16)/2 + 200*(0,16+0,27)/2 + 200*(0,27+0,34)/2 + 200*(0,34+0,37)/2 + 100*0,37 = 9 + 25 + 43 + 61 + 71 + 37 = 246mm = 2460 m³/ha

Z_{PPW 1,0}= 100*0,17 + 200*(0,17+0,26)/2 + 200*(0,26+0,32)/2 + 200*(0,32+0,35)/2 + 200*(0,35+0,37)/2 + 100*0,37 = 17 + 43 + 58 + 67 + 72 + 37 = 294mm = 2940 m³/ha

Tabela 2. Zestawienie zapasów wody w [mm] w profilu glebowym do głębokości 1,0m

Pełna pojemność wodna	PPW, POS
		Głębokość zwierciadła wody gruntowej
		0,4	0,7	1,0
ZPeł,.PW=433mm	ZPOS=383,5mm ZPPW=389mm	ZPOS=311 ZPPW =333	ZPOS=242mm ZPPW=294mm

5. Ociekalność

Odciekalność gleby- zdolność oddawania wody pod wpływem sił ciężkości

Odciekalność_0,4= 433 - 389 = 44mm

Odciekalność_0,7= 433 - 333 = 100mm

Odciekalność_1,0= 433 - 294 = 139mm

Współczynnik odciekalności (E)

Współczynnikiem odciekalności nazywamy objętość wody swobodnie odciekającej z monolitu glebowego w pełni nasycenia przez objętość monolitu razy 100%

OBLICZENIE WSPÓŁCZYNNIKA ODCIEKALNOŚCI:

E_0,4= 44/4 = 11 %obj.

E_0,7= 100/7 = 14,29 %obj.

E_1,0= 139/10 = 13,9 %obj.

Tabela 3. Zestawienie odciekalności i współczynnika odciekalności profilu glebowego

Poziom wody gruntowej [m]	Pełna pojemność wodna [mm]	Polowa pojemność wodna [mm]	Ociekalność [mm]	Objętość monolitu glebowego	Współczynnik odciekalności [% obj.]
0,4	433	389	44	400	11 (piasek gliniasty lekki)
0,7	433	333	100	700	14,29(piasek gliniasty średni)
1,0	433	294	139	1000	13,9(piasek gliniasty średni)

6.Przewiewność gleby

PRZEWIEWNOŚĆ GLEBY - zdolność utrzymywania powietrza

OBLICZENIE PRZEWIEWNOŚCI GLEBY:

Ze względu na obliczoną przewiewność można stwierdzić, że badana gleba to glina lekka.

7.Retencja gleby

RETENCJA - zdolność do zatrzymywania pewnych ilości wody w ściśle określonych warunkach

RETENCJA UŻYTECZNA - ilość wody wykorzystywana na parowanie terenowe:

• ΔRm - maksymalna (PPW - Absolutnie najmniejsza PW)

• ΔRe - efektywna (PPW - POS)

OBLICZENIE RETENCJI UŻYTECZNEJ EFEKTYWNEJ (ΔRe) PRZY ZWIERCIADLE WODY GRUNTOWEJ ZALEGAJĄCEJ NA GŁĘBOKOŚCIACH 0,4m 0,7m ORAZ 1,0m:

ΔRe_(0,4)= Z_PPW(0,4) - Z_POS(0,4) = 389- 383,5 = 5,5mm

ΔRe_(0,7)= Z_PPW(0,7) - Z_POS(0,7) = 333 - 311 = 22mm

ΔRe_(1,0)= Z_PPW(1,0) - Z_POS(1,0) = 294-246=48mm