Передвижение воды под влиянием силы тяжести

Воды почво-грунтов, находящиеся вне сферы молекулярных сил твердых частиц, передвигаются под влиянием силы тяжести. Для выяснения условий передвижения гравитационной воды А. Лебедевым был поставлен ряд опытов. В одном из таких опытов им взято было несколько парных трубок разной длины, наполненных одним и тем же песком и через трубки пропускалась вода в течение нескольких часов. Затем приток воды сверху был прекращен, и как только поверхность песка освободилась из-под воды, взято было! по одной трубке (А, В, С) из каждой пары и в них на разных высотах определена влажность. Вторая же серия трубок (А1, В1, С) была оставлена в вертикальном положении до тех пор, пока стекание воды из них снизу совершенно не прекратилось. При этом в трубках коротких это стекание прекращалось тотчас же после того, как вода скрывалась с верхней поверхности грунта, в трубках же высоких это стекание продолжалось некоторое время и после того, как верхняя поверхность песка освобождалась от воды, и воды стекало тем больше, чем длиннее была трубка. Количество воды в трубках после опыта по высотам было такое:

Содержание воды в трубке С по высотам неодинаково: в верхних слоях она колеблется около 2,2%, тогда как внизу — около 15%. Между нижним наиболее влажным и верхним с относительно малой влажностью слоями наблюдается промежуточная зона (6,79%). Из многочисленных опытов выяснилась, что мощность нижнего влажного и переходного слоя не зависит от высоты всей трубки, но зависит от крупности песка и мощность тем меньше чем крупнее зерна последнего. Что касается верхнего слоя, наименее влажного, то влажность здесь отвечает максимальной влагоемкости, что подтвердилось и опытами с центрифугированием влажного песка, в котором содержание воды после центрифугирования оказалось то же, что и в верхней части длинной трубки. Большая влажность нижнего слоя обязана исключительно тем силам, которые развиваются на нижней поверхности песка. Здесь образуется пленка воды, поверхностное давление порой и удерживает некоторое количество воды сверх максимальной молекулярной влагоемкости. Так как поры грунт представляют собою каналы неодинакового диаметра, то высоты капиллярно удерживаемой в них воды будут неодинаковы, вследствие чего создается промежуточная зона с влажностью меньшей, чем в нижней зоне, и большей, чем в верхней; в этой зоне только часть капилляров занята водой. В коротких трубках пленочным натяжением гравитационная вода удерживается в подвешенной форме на всю высоту.

Сравнивая содержание воды на разных высотах в трубках С и 1С, можно видеть, что в трубке С, оставшейся стоять в вертикальном положении после того, как вода в ней с верхней поверхности песка «крылась, количество ее меньше. Избыток воды в верхней части трубки 1С по сравнению с трубкой С, в последней не мог удержаться, эта вода отекла вниз под влиянием силы тяжести и представляет собою гравитационную воду, относящуюся к подкатегории гравитационной воды, находящейся в состоянии падения. Избыток воды в нижней части трубки С. Против содержания ее в верхней части представляет собою подвешенную воду. Подвешенная вода, при испарении ее сверху, подниматься снизу вверх не может, в то время как капиллярная вода при испарении сверху восстановляет свой уровень, пополняясь из грунтовой воды. При наличии капиллярной воды уровень ее понижается только в том случае, когда испарение на поверхности быстрее понижает уровень веры, чем он восстанавливается за счет передвижения капиллярной воды.

Как видно из этих опытов, в почво-грунтах под влиянием силы тяжести вода может передвигаться только в том случае, когда влажность их выше максимальной молекулярной влагоемкости.

Дата: 25 февраля 2013