Hydrofyzikální vlastnosti půd, zasakování (infiltrace) srážkových vod

1. Hydrofyzikální vlastnosti půd, zasakování (infiltrace)srážkových vod TEZE: Hlavní hydrofyzikální vlastnosti půd, související s RaA vod Kategorie půdních pórů, vysvětlení a aplikace kapilárního modelu půdy Retenční čára půdní vlhkosti, její sestrojení a laboratorní metody měření Polní metody měření aktuálního obsahu vody v půdě Darcyhozákon a způsoby stanovení propustnosti půdy Proces infiltrace vody do půdy, metody aproximace průběhu infiltrace Sestavení a užití pedotransferovýchfunkcí 5.lekce

2. Hydrofyzikální parametry půdypři popisu procesů infiltrace • kategorie půdní vody • typy půdních pórů, objemové změny • vztah k zrnitosti půdy, vlastnostem půdy • retence vody v půdě, vlhkost půdy • filtrační vlastnosti půdy, infiltrace • smáčivost půdního povrchu, vodoodpudivost 5.lekce

3. Zrnitost a velikost pórů • vyjádření zrnitosti • vztah zrnitosti a velikosti pórů • struktura (p.agregáty) a pórovitost půdy • vztah velikosti pórů na filtraci a infiltraci

4. Klasifikace - půdní druhy Novákova klasifikační stupnice Trojúhelníkový diagram NRSCS USDA Křivka zrnitosti

5. Význam pórovitosti půdy • Běžná pórovitost: • minerální půdy (25-80 %) • organogenní (až 90 %) • písčité půdy (35-40 %) • hlinité a jílovité (40-50 %) kde index značí: Z = zemina W = voda A = vzduch S = sušina P = póry Optimum provzdušenosti půd: louky (5-10 % obj.) pšenice (10-20 % obj.) ječmen (15-24 % obj.) Pórovitost výpočtem: kde s = specifická hmotnost o = objemová hmotnost reduk.

6. Topografie půdních pórů • objem, velikost, tvar, rozmístění, proměnlivost • pórovitost texturální a strukturální/agregátová Rozdělení velikosti pórů podle pohyblivosti vody: • gravitační • kapilární • semikapilární • Klasifikace půdní vody: • hygroskopická voda • kapilární voda • gravitační voda • Formace půdní vody: • zavěšená voda • voda vzlínající z HPV • podepřená (gravitační) voda

7. Gravitační póry • funkce gravitačních pórů v půdě • metody stanovení • drenážní pórovitost a způsob stanovení • vliv preferenčních cest na proces redistribuce vláhy

8. Hydrostatika půdního prostředí • adsorpce vodních par (hygroskopičnost), měření exikátorovou metodou (H2SO4) • kapilarita a smáčivost povrchu (γ)

9. Vlastnosti ideálních kapilár kde R = poloměr křivosti g = gravitační zrychlení ρW, ρG = hustota vody a její páry Povrchové napětí vody σ = 7.28 . 10-2 N.m-1 Kapilárně zavěšená voda

10. Vzlínání vody v půdním prostředí

11. Aproximace reálného půdního prostředíRetenční čára půdní vlhkosti Retenční křivka vlhkosti (pFkřivka/čára) = grafické znázornění závislosti půdní vlhkosti v hodnotách pF půdní vody. Potenciál půdní vody celkový = součet všech potenciálů, působících na půdní vodu; vyjadřuje se v jednotkách práce [J.kg-1]. Pro praxi je výhodný převod na cm vodního sloupce.

12. Retenční čára půdní vlhkosti pFpůdní vody= logaritmus sacího tlaku vody, vyjádřeného v cm vodního sloupce. Sací tlak půdní vody =negativní tlak, jímž se působí na volnou vodu oddělenou polopropustnou membránou od půdy s danou vlhkostí. • Hystereze • pF čáry: • uzavírání vzduchu • proměnlivost světlosti kapilár • rozdílnost smáčecího úhlu

13. Aproximace pF čáry θE - efektivní vlhkost θr - reziduální θs - saturační Rovnice van Genuchtena: Rovnice Brookse a Coreyho:

14. Laboratorní stanovení retenčních křivek • podtlakové metody • přetlakové aparatury • výparné metody

15. Příklad pro uplatnění nástroje Excelu "Řešitel": Minimalizace součtu čtverců odchylek

16. Integrální a diferenciální křivka rozdělení pórů Příklad zpracování na základě měřených pF-čar Použitá úprava vzorce pro zadání sacího tlaku v [barech]: E13 = 14,82*2/(10000*D13) [mm]

17. Integrální a diferenciální křivka rozdělení pórů Příklad zpracování na základě měřených pF-čar

18. Potenciál půdní vody

19. Měření v terénu: vodní tenziometr

21. Definice drenážní pórovitosti

22. Parametry filtrace:nasycené a nenasycené proudění Lineární závislost v =f(i)= f(Δh, L): Darcyho zákon Řešení příkladů: Stanovení KS z měření v laboratoři Známe: Q, A, L, h

23. Metody měření K (sat. nebo unsat.) • laboratorní propustoměry (konstantní a proměnlivý spád) • terénní měření (JSM, MPS, Guelphskýpermeametr, infiltrace, ...) • další způsoby - viz ISO

24. Infiltrace do půdy • stacionární, nestacionární infiltrace • sorptivita při Philipově transformaci • rychlost infiltrace a kumulativní infiltrace • redistribuce vláhy při/po infiltraci

25. Infiltrace do půdy • stacionární, nestacionární infiltrace • sorptivita při Philipově transformaci • rychlost infiltrace a kumulativní infiltrace • redistribuce vláhy při/po infiltraci Upravená rovnice Darcy-Buckinghama:

26. Parametry infiltrace • průběh rychlosti infiltrace = fce THETA • kumulativní infiltrace • tvary běžných průběhů křivek • způsoby aproximace (Philip atd.) • výjimky průběhů • způsoby měření v terénu (podtlaková, výtopa) a v laboratoři • preferenční cesty (fauna, rozpukání, kořeny)

27. Vlastnosti povrchu, vrstevnatost • drsnost • sklonitost • půdní škraloup • agrotechnika zlepšující/zhoršující infiltaci

28. Mapa propustnosti a infiltrace půd

29. Retenční vodní kapacita půd

30. Mapa využitelné vodní kapacity půd

31. Definice hydrolimitů