一、饱和流
土壤孔隙全部充满水,主要是重力水运动,其推动力为土层之间的水势梯度,主要包括重力势和压力势,流动方向为从高水势到低水势。一维垂直向饱和流动可用达西定律来表示。饱和流种类:
a垂直向下的饱和流,发生在雨后或稻田灌水以后。
b垂直向上的饱和流,发生在地下水位较高的地区;因不合理灌溉抬高地下水位,引起垂直向上的饱和流,这是造成土壤返盐的重要原因。
c水平饱和流,发生在灌溉渠道两侧的侧渗;水库的侧渗;不透水层上的水分沿倾斜面的流动等水平饱和流。
二、非饱和流
部分土壤孔隙充水,主要是毛管水和膜状水运动,其推动力为土层之间的水势梯度,包括基质势和重力势,流动方向为从高水势到低水势,水膜厚的地方向水膜薄的地方移动;曲率半径大的孔隙向曲率半径小的孔隙移动;温度高处向温度低处移动。
非饱和流与饱和流的区别,在于两方面,一是推动力不同,非饱和流为基模势和重力势。饱和流为压力势和重力势,而是导水率的差异,饱和流的导水率Ks对某一土壤为常数,而非饱和流导水率K(ψm)不是一个常数,是含水量或基质势的函数。
三、土壤水分入渗与再分布
雨水、灌水进入土壤的两个阶段:入渗和再分布。
1、入渗Infiltration ,可分为两个过程
a渗吸:土壤吸水,直至毛管孔隙水饱和,入渗速度随含水量增加而降低。
b渗透:水分通过大孔隙下渗,饱和水流,速度恒定——最后入渗速率,反映土壤的渗水能力,称渗透系数。入渗过程受供水速度和土壤入渗能力影响。入渗能力是决定地表径流的土壤因素,以入渗速率表示。土壤的稳定入渗速率受土壤质地、有机质含量和结构状况——孔隙状况影响。供水强度小时,入渗速度主要取决于供水;供水强度大时,入渗速度主要取决于土壤的入渗能力。
2、再分布
地面停止供水,入渗终止。土壤入渗水在重力、吸力梯度和温度梯度的作用下继续运动,称为土壤水的再分布。土壤水的再分布,对研究植物从不同深度土层吸水有较大意义。某一土层水的损失,不完全是植物吸水所致,还与上、下层水的再分布有关。
*土壤水的渗漏:土壤水再分布至地下水,地下水位抬高或随地下水流侧向流动—“内排水”;而垂直向下的水分运动称为土壤水的渗漏(Soil water percolation)。
四、土壤气态水运动
(一)水汽运动
1、扩散,即由水汽压高的地方向水汽压低的地方扩散移动。水汽压梯度是水汽扩散运动的主要推动力,受土水势和温度两个因素影响,而又以温度的影响为主。水汽由暖处向冷处扩散遇冷时可凝结成液态水,包括以下两种现象:
a“夜潮”现象:水汽由暖处向冷处扩散凝结成液态水。白天由温度较高的表层向底层运动,利于防止蒸发;夜晚由温度较高的底层向表层运动,利于土壤回润。
b“冻后聚墒”现象:我国北方冬季土壤冻结后的聚水作用。由于冬季表土冻结,水汽压降低,而冻层以下土层的水汽压较高,于是下层水汽不断向冻层聚集、冻结,使冻层不断加厚,其含水量有所增加,这就是“冻后聚墒”现象。
2、整体交换
(二)土壤水的蒸发
土壤水不断以水汽的形态由表土向大气扩散而逸失的现象。
a有足够热量达到地面满足水的汽化热;
b土壤水传导至地面;
c水汽从地面移走。
2、影响因素
a气象:辐射强度,气温,空气湿度,风速
b土壤:含水量,孔隙状况
c地下水水位
3、三个阶段
a大气蒸发力控制(蒸发率不变)阶段。控制因素为大气蒸发力。在蒸发的起始阶段,当地表含水率很高时,尽管含水率有所变化,但地表处的水汽压仍维持或接近于饱和水汽压。
b土壤导水率控制阶段。控制因素为土壤导水率。
c水汽扩散控制阶段。当表土含水率很低,低于凋萎系数时,土壤表面形成干土层。土壤水分在干土层下汽化,然后以水汽扩散的方式穿过干土层而进入大气。

