q = -k0
,
где q - объем воды, протекающий в единицу времени через единицу площади поперечного сечения почвы на глубине z;
Ф - полный потенциал почвенной влаги;
k0 - гидравлическая проводимость насыщенной почвы или коэффициент фильтрации.
В насыщенных почвах величина k0 постоянна до тех пор пока структура почвы стабильна. Коэффициент фильтрации k0 существенно зависит от гранулометрического состава почвы: он максимален в грубообломочных почвах и минимален в глинистых. Величина коэффициента фильтрации зависит от количества пор в почве их размера и формы.
Движение воды в ненасыщенных почвах также подчиняется закону Дарси, если допустить, что гидравлическая проводимость почвы не постоянна, и является функцией объемного содержания влаги в почве w, k=k(w), величина гидравлической проводимости быстро убывает с понижением влажности почвы. Эта зависимость называется функцией влагопроводности почвы.
Также существует функциональная зависимость между влажностью почвы и водным потенциалом (ψ).
Нахождение этих функций для исследуемой почвы является необходимым условием удовлетворительного описания ее водного режима.
Используя уравнение Дарси для потока влаги в ненасыщенной почве:
q = -k(w) ,
и уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости в несжимаемой пористой среде, выражающее собой закон сохранения воды в элементарном объеме почвы:
= - 
- Iw
где W - объемная влажнооть почвы;
q - объем воды, протекающий в единицу времени через единицу площади поперечного сечения;
Iw - объем воды, удаляемый из единицы объема почвы в единицу времени (например, потребление воды растениями и др.) принимая за положительное направление оси Z направление вниз, получим дифференциальное уравнение в частных производных относительно неизвестной функции влажности почвы W (z,t), описывающее ненасыщенный водный поток в почвенном профиле:
(k(w) 
) - Iw
Используя то, что при определенном выборе единиц измерения гравитационная составляющая полного потенциала (Ф) равна абсолютной высоте Z так, что Ф = ψ+z получим уравнение известное как основное уравнение движения почвенной влаги.
[k(w) 
+ k(w)] - Iw ,
известное как основное уравнение динамики почвенной влаги.
Это уравнение может быть использовано для описания движения воды в трехмерном пространстве, если применить соответствующую векторную запись.
Математические модели водного режима почв, в основе которых лежит уравнение динамики почвенной влаги, получили широкое распространение. Они позволяют прогнозировать изменение влажности почв с учетом влияния природных и антропогенных факторов и решать задачи выбора оптимального управления этим почвенным режимом.
Сравнение результатов моделирования с данными наблюдений свидетельствуют о том, что в подавляющем большинстве случаев ошибки имитации не превышают ошибок измерений.
Санитарно-экологическая оценка животноводческих предприятий
В
XX веке экологические проблемы приобрели глобальный характер в связи с
необходимостью предотвращения деградации природы, истощения ресурсов и
достижения устойчивого развития на планете. В ...
Экологическое состояние окружающей среды человека в Самарской области
С
ростом общественного, особенно научного, интереса к экологическому состоянию
окружающей среды человека в Самарской области все чаще стал возникать вопрос
качества жизненной среды, влияюще ...
Пенная сепарация отходов
Жизнедеятельность человека и животных, любая технологическая
деятельность неизбежно приводят к образованию различных видов отходов,
оказывающих то или иное воздействие на окружающую среду. О ...