33036 meteo4

w strefie aeracji jest ono ujemne i jego wartość zmienia się w stronę powierzchni terenu; gradient tych zmian zależy od stanu uwilgotnienia gruntu: czy jest on przesuszony w wyniku intensywnego parowania (jest to stan tzw. suchego ssania), czy „zalewany” w wyniku zasilania wodą opadową lub roztopową (jest to stan tzw. mokrego ssania).

ssanie całkowite (kPa)

Rys. 3.7. Zależność wilgotności względnej grantu od ssania całkowitego (wg Fredlunda i Rahardjo, [w:] Grabowska-Olszewska, 1998)

Siła, którą jest wiązana woda w gruncie, zależy od stanu jego uwilgotnienia (rys. 3.7). W miarę ubywania wilgoci w gruncie następuje stopniowe opróżnianie kapilar, w kolejności od największych do najmniejszych średnic porów - powstaje coraz większe podciśnienie (ssanie). W sytuacji zawilgocenia gruntu zachodzi zjawisko odwrotne. Wsiąkająca w grunt woda opadowa uzupełnia wilgoć gruntową, kapilary wypełniają się wodą i zmniejsza się wartość ciśnienia ssania. W suchym gruncie ssanie macierzyste¹ osiąga zatem wartości maksymalne, natomiast w warunkach pełnego nasycenia zbliża się do zera.

Wielkość ssania, wyrażona wysokością słupa wody, wynosi 0-10 000 000 cm. Wartość 0 odpowiada saturacji, czyli pełnemu nasyceniu gruntu wodą, a więc w przybliżeniu całkowitej objętości porów, natomiast wartość 10 000 000 - gruntowi wysuszonemu w temperaturze 105°C, czyli mającemu wilgotność 0 = 0. W celu uniknięcia stosowania wielkich liczb Schóffield wprowadził symbol pF, który stanowi logarytm dziesiętny z wysokości słupa wody h (cm), którego ciśnienie odpowiada sile ssącej:

pF = logi₀ Z¹ (^cni l'l₂0)

Wykres przedstawiający zależność ssania gruntu (/*’) od u go wilgotności (0) nazwano krzywą pF² (rys. 3.8). Oś rzędnych (y) wyraża aktualny stan energetyczny wody w strefie aeracji, a oś odciętych (x) - zawartość wody w gmin u

Średnica porów (gm)		Odpowia dające ciśnienie atmosfe ryczne (hPa)	Wysokość słupa wody (cm)	sita ssąca gruntu PF 7,0
0,0003		9807000	10000000
mikropory |	0,06	49 035	50 000	4,7	woda niedostępna dla roślin	co c TD	woda higroskopowa
	0.2	14710	15 000	4,2	wń(R	5
>• c Cl O N O E	0,6	4 905	5 000	3,7	wcźWp $
	1,5	1 962	2 000	3,2	WSHwk\ £		pil woda
	4,0	736	750	2,8	WPHWR \ ■%
	8.5	333	345	2,5	PPW X. o.
1 makropory |	30	98	100	2,0	PPW 1
	3000	0,9	1	0,0	o. MPW , , , , \		woda grawitacyjna

_1_I_I_!_1______

10    20    30    40    50    wilgotność gleby

(% objętości)

Rys. 3.8. Krzywa pF określająca siły wiązania wody w gruncie

w

Ciśnienie ssące gruntu można też podawać w atmosferach (atm), kilopaskalach (kPa) i wysokości słupa wody³.

Krzywa pF odzwierciedla zatem właściwości wodne gruntu, a mianowicie:

® pF = 0 oznacza stan całkowitego zapełnienia wodą porów skały (stan saturacji - wszystkie pory zajmuje woda), jest to zatem stan maksymalnej pojemności wodnej (MPW);

® pF = 2, gdy woda gruntowa znajduje się płytko (< 3 m), oznacza stan maksymalnej wilgotności polowej kapilar o średnicy poniżej 10 (im, co odpowiada polowej pojemności wodnej (PPW);

® pF = 2,5, gdy woda gruntowa znajduje się głębiej (> 3 m), oznacza stan maksymalnej wilgotności polowej kapilar o średnicy poniżej 8,5 (im, co odpowiada polowej pojemności wodnej (PPW)',

® pF = 2,85 - stan uwilgotnienia odpowiadający wilgotności początkowej hamowania wzrostu roślin (WPHWR)\

® pF = 3,2 - wilgotność silnego hamowania wzrostu roślin (WSHWR)\

« pF = 3,7 - wilgotność całkowitego zahamowania wzrostu roślin (WCZWR);

® pF = 4,2 - wilgotność trwałego więdnięcia roślin (WTWR) - woda zajmuje jedynie poiy o średnicy poniżej 0,2 pm;

• pF = 4,7 - wilgotność odpowiadająca stanowi maksymalnej pojemności higroskopo-wej (MH)\

® pF = 7- przyjmuje się stan uwilgotnienia© = 0, co można uzyskać w temperaturze 105°C; o pF < 2,0; 4,2 > - wilgotność odpowiadająca zawartości wody dostępnej dla roślin (WD = PPW- WTWR).

54

1

Ssanie macierzyste (matrycowe) wyraża u je i cl'.nii iiI> •• cl. u........    • 11 • ■ ......i iii-i i i.i ;i l m<

rycznego oddziałującego na wodę gruntów;), któmiin mu i i" ■ _r ii,„ . i .a. ni,, -m w .II.ul u-jak

woda gruntowa, aby pozostawał on w równowad/c / wml,| . u.............    . i......i n> |m . / .......walą, pi/r

puszczalną przegrodę (Grabowska-Olszewska, 199H),

2

¹²Krzywa pF jest nazywana też krzywą odwodnił i im |l'In ¹..... >" ......... ¹    •> l li ywąic

tencji wilgoci w glebie, krzywą sorpcji wody, krzywi) tl< mn|« |i

3

1 atm = 100 kPa = 1000 cm (słupa wody); 100 kPa = log 1000 = 3 pF.