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当量孔隙

与一定水分吸力(或张力)相对应的孔隙。它最早由美国学者理查兹(L.A.Richards)提出,按下列公式计算: 当量孔隙 式中:h为水在毛管中的上升高度(厘米);σ为水的表面张力;r为毛管半径(毫米);ρ为水的密度;g为重力加速度;θ为水与土壤孔隙壁间的接触角。当测定时水的温度为20℃时,上式可简化为茹林公式: 当量孔隙 式中:d—当量孔隙直径(毫米);h—土壤水分吸力(以厘米水柱高表示)。

与一定水分吸力(或张力)相对应的孔隙。它最早由美国学者理查兹(L.A.Richards)提出,按下列公式计算:

当量孔隙

式中:h为水在毛管中的上升高度(厘米);σ为水的表面张力;r为毛管半径(毫米);ρ为水的密度;g为重力加速度;θ为水与土壤孔隙壁间的接触角。当测定时水的温度为20℃时,上式可简化为茹林公式:

当量孔隙

式中:d—当量孔隙直径(毫米);h—土壤水分吸力(以厘米水柱高表示)。根据这一公式,可计算出不同大小当量孔隙的分布。

低吸力段的各级当量孔隙可用砂芯板(图1)或薄层高岭石板(图2)装置测定。前者用水管平衡装置测定0~100厘米水柱吸力范围内(>0.03毫米)的当量孔隙;而后者采用抽气装置可测100~900厘米水柱张力范围内(当量孔径0.03毫米~0.003毫米)的当量孔隙。小于0.003毫米的当量孔隙可用压力膜法、气体吸附法或水银注入法测定。对于一些结构不良的膨胀性粘质土,由于在测定过程中泡水膨胀和脱水收缩,应用此法测定原状土的当量孔隙会有误差。

按不同大小的当量孔隙进行分类,在中国尚未进行系统研究。国外的分类也缺乏共同的标准,但也有若干类同之处,如表所见,大孔隙或非毛管孔隙一般划在0.1毫米以上,毛管孔隙或传导孔隙大致划在0.1~0.03毫米,而小于0.03毫米的称之为贮存孔隙或(微)细孔隙。

图1 砂芯板当量孔隙测定装置

根据不同大小当量孔隙的分布,可以判别土壤结构的优劣。如中国太湖地区的囊水性水稻土中,小于0.005毫米的贮存孔隙较多,改变这些土壤的囊水性必须增加大于0.03毫米的传导孔隙。英国研究者托马森(A.J.Thomasson,1978)将通气孔隙和持水孔隙之间的界限划在0.06毫米,直径大于0.06毫米的称为通气孔隙,0.06~0.0002毫米称为有效水孔隙,根据两类孔隙的比例,对英国300多个土壤剖面进行结构性评价,指出通气孔隙为15%~35%(容积)和有效水孔隙为35%~20%(容积)范围内组合的土壤结构性好;而通气孔隙低至5%~15%的结构性差。

不同大小当量孔隙的分类命名

(姚贤良)

图2 薄层高岭石板当量孔隙测定装置