Процесс инфильтрации (впитывания)

Почвенная влага.
Процесс инфильтрации (впитывания)
Когда идёт дождь, или поле орошают искусственно, вода впитывается в землю. Этот процесс называется инфильтрацией.
Скорость инфильтрации грунта зависит от постоянных факторов, таких как текстура почвы. Но она, кроме того, определяется факторами, значение которых может меняться, как, например, содержание влаги в почве и т.д. Рассмотрим основные факторы, влияющие на скорости инфильтрации воды в почву.
Инфильтрация воды в песок происходит быстрее, чем инфильтрация в глину. Про песок можно сказать, что его скорость инфильтрации выше.
Скорость инфильтрации грунта — это быстрота, с которой он способен впитывать воду. Обычно она измеряется толщиной (в мм) слоя воды, который грунт впитывает за час.
Скорость инфильтрации в 15 мм/час означает, что потребуется час времени, чтобы грунт впитал с поверхности слой воды в 15 мм.
Уровень впитывания воды почвой, или насколько быстро вода просачивается в почву, влияет на выбор интенсивности орошения или, другими словами, на количество воды, выливаемое в единицу времени на определенную почву.
Грубая почва впитывает воду быстрее, чем, например глина. Поэтому мы должны избежать главной проблемы, выливание воды быстрее и больше, чем почва может ее впитать. Иначе в результате перелива мы получим эрозию (разрушение) верхних слоев почвы и образование луж, что скажется на здоровье растений.
Холмистые площади, площади со значительными перепадами высот представляют некоторую проблему при проектировании системы автоматического полива. Приходится учитывать количество осадков оросителей и соотносить его с уровнем впитываемости почвы. С увеличением угла наклона уменьшается значение впитываемоести, а уровень перерасхода воды растет.
Ниже приведена таблица «Максимальное количество осадков для склонов», где отображены значения максимального количества осадков в зависимости от типа почвы и от процентного значения уклона.

Также учитывайте, что с увеличением угла наклона поверхности орошения, изменяется профиль орошения. Радиусы полива меняются.

На практике для того, чтобы компенсировать уменьшение радиуса полива, связанного с наклоном площади орошения, уменьшают расстояние между соседними по склону спринклерами на 1 % на каждое 1% увеличение наклона вплоть до 10 % (высота склона (м) / 100м * 100%). Раз, выбрав расстояние между спринклерами, его выдерживают по всему склону. Из рисунка видно, что в сторону подъема радиус полива уменьшается настолько же, насколько он увеличивается в сторону спуска. При этом образуется две проблемных области. Это область на самом верху склона и на самом его низу. В самом вверху расстояние между спринклерами надо выбрать равное реальному радиусу орошения, в то время как на основании склона расстояние надо брать увеличенным. Увеличенное расстояние у подножия слона стоит брать, для того чтобы избежать переувлажнения за границей склона.
Вдобавок время работы спринклеров на вершине холма должно быть большим, чем время работы спринклеров у основания склона. И еще один нюанс нижние спринклеры должны располагаться не в самом низу склона или у его основания, а чуть выше по склону.
Учитывая вышесказанное. Проектировщик системы полива должен определить: какую схему полива и какой режим ему выбрать при проектировании. Будут ли это дождевальные оросители (роторы, распылители) или же это будут капельницы и капельный шланг (эмиттеры) и будет ли это обильный разовый полив (см/неделю) или же частый, но кратковременный полив для того, чтобы избежать эрозии почвы (мм/день).

Уровень содержания влаги в почве характеризует количество воды, наличествующей в грунте.
Обычно эта величина выражается как количество воды (толщина слоя в мм) на метр глубины почвы. Например: когда в метре почвы присутствует количество воды (толщина слоя в мм) в 150 мм, уровень содержания влаги в почве - 150 мм/м.

Уровень содержания влаги также можно выразить в процентах от общего объёма. Например, в 1м3 почвы (т.е. с глубиной в 1 м и площадью поверхности 1 м2) содержится 0,150 м3 воды (слой толщиной в 0,150 м и площадью поверхности 1 м2). Что равняется следующему процентному содержанию влаги:

Таким образом, содержание влаги, равное 100 мм/м, соответствует 10-процентному содержанию влаги в почве .
От того сколько воды содержится в почве зависит нормальный рост растения. В ирригации принято считать, что существуют три состояния почвы, связанные с содержанием в ней воды. Рассмотрим их:
а) Предел насыщения
Когда идёт дождь или производят орошение, почвенные поры заполняются водой. Если водой наполнены все поры, про такую почву говорят, что она водонасыщенная. В этой почве совсем не остаётся воздуха.
Растениям необходимо, чтобы в почве присутствовали и вода, и воздух. При водонасыщении отсутствие воздуха может стать губительным для растения. Большинство культур не могут выдержать состояние водонасыщенной почвы более 2-5 дней.
б) Полевая влагоемкость
По окончании дренажа - сброса гравитационной воды, крупные почвенные поры заполнены как воздухом, так и водой, в то время как маленькие поры (капилляры) заполнены полностью водой. На этом этапе про почву говорят, что она достигла полевой влагоёмкости. В состоянии полевой влагоёмкости почва содержит такое количество воды и воздуха, которое считается оптимальным для роста растения.
в) Влажность необратимого завядания
Мало-помалу вода, скопившаяся в почве, всасывается корнями растений или испаряется с верхнего почвенного слоя в атмосферу. Если воду почву не добавлять, почва постепенно иссушается.
Чем суше становится почва, чем крепче удерживается оставшаяся вода на частицах почвы, и тем сложнее корням добывать её.