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:
γw- gęstość właściwa gleby (g*cm-3)
γo- 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* γo (% 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( ZPeł,.PW.):
ZPeł,.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 (ZPWW i ZPOS):
a) Dla głębokości wody gruntowej 0,4m:
ZPOS 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
ZPPW 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:
ZPOS 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
ZPPW 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:
ZPOS 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
ZPPW 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
Odciekalność0,4= 433 - 389 = 44mm
Odciekalność0,7= 433 - 333 = 100mm
Odciekalność1,0= 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:
E0,4= 44/4 = 11 %obj.
E0,7= 100/7 = 14,29 %obj.
E1,0= 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)= ZPPW(0,4) - ZPOS(0,4) = 389- 383,5 = 5,5mm
ΔRe(0,7)= ZPPW(0,7) - ZPOS(0,7) = 333 - 311 = 22mm
ΔRe(1,0)= ZPPW(1,0) - ZPOS(1,0) = 294-246=48mm