土壌圏物理学 05/24/2012 体積含水率 = Vw/Vt 土中水分量の測定 中水分量 測定 直接測定 重量を炉乾燥により測定 飽和体積含水率 s = Vf /Vt 砂 40%程度 間接測定 水の電磁放射の透過特性を利用した測定 TDR法 誘電率測定 誘電率 水 80 土粒子 5以下 中性子の減衰 ガンマ線の減衰 粘土 60%以上 土中水分量測定 –TDR法– 土中水分量測定 –重量法– 重量法 含水比 体積含水率 w w b w Mw Ms v （教科書ではg） Vw Vw Vt Vs V pore であることを確認すること。 土中水分量測定 –TDR法– 土の中の水 誘電 電率 バケツの水と土の中の水 水の誘電率が高いため，この関係は土による違いが小さい。 1 2L c t 土壌圏物理学 05/24/2012 しぼっても出てこない水 土の保水 保水 残った水を出そうとするともっと 強い力で握らなければならない。 強い力で握らなければならない 大きな隙間は排水，小さな隙間は 水分保持。 隙間の保水 + 表面保水(砂は小，粘土で大) 土の保水(地下水上部の水分分布) 保水( 水 部 水分分布) 毛細管モデル 土の保水を，毛管の束とみなす．小さな管径ほど，より強く 保水され 地下水より上方でも水分を保持する 保水され，地下水より上方でも水分を保持する． 高さ さ z 上部ほど小さな隙間で保水 (界面の曲率が小さい) 小さな隙間ほど強く保水 体積含水率 地下水 土の保水の強さ いろいろな径の毛細管中の水 保持されている水を取り出すためには仕事が 必要。 毛細管を振って，水を排水させる。 大きな隙間の水はわずかな仕事で取り出せ る 簡単に排水 る。簡単に排水。 太い径の中の水は簡単に排水 太い径の中の水は簡単に排水。 細い毛細管ほど，なかなか排水 しない。 しない 小さな隙間の水は，取り出すのに大きな仕事 が必要。なかなか排水しない。 取り出すのに必要な仕事で保水の強さが表 せる。 2 土壌圏物理学 05/24/2012 おもりを引き上げるのに要する仕事 (ポテンシャルエネルギ ) (ポテンシャルエネルギー) 水分保持曲線(水分特性関数) ∆Ｗ = mgh 体積含 含水率 基準面 h m 保水力 -mghのポテンシャル mghのポテンシャル エネルギーをもつ。 仕事 大 土中水を取り出すのに要する仕事 ∆Ｗ 土中水のポテンシャル 水単位量あたりのポテンシャルエネルギー (水単位量をコップまで取り出すのに要する仕事量) 土に保水されている水を取り 出すためには 正の仕事が 出すためには，正の仕事が 必要。 単位質量あた りの仕事 単位体積あた りの仕事 単位重量あた り 仕事 りの仕事 コップの水 Ｓｏｉｌ 土が水を保持している 呼び名 化学ポテンシャル 次元 土中水ポテンシャ ル，土中水圧力 土中水頭，ヘッド M/LT2 2 2 L /T L 単位 erg/g, J/kg dyn/cm2, N/m2 cm, m 土中水は 土中水はコップの水に対して， プの水に対して 負のポテンシャルエネルギーを持つ 水分保持曲線(水分特性関数) 土中水のポテンシャル 体積含 含水率 土が水を保持している 土中水はコップの水に対して， 負のポテンシ ルを持 負のポテンシャルを持つ 土中水は負の圧力を持つ 強く保水されている水ほど， 負圧は大きい 土中水圧力 - h 負圧(サクション) 大 3 土壌圏物理学 05/24/2012 土性三角図(図1.2) 性 角図(図 ) 土の粒子 粒 土粒子の大きさの分布 大きさ mm 0 – 0.002 0 002 – 0.02 0.002 0 02 0.02 – 0.2 0.2 – 2 粘土 シルト 細砂 粗砂 礫(れき)) 礫( 2 mm 以 以上 粘土には，様々な粘土鉱物がある。 粒径 r の分布 砂 ローム f(r) 割合 隙間の大きさ r の割合 ローム f(r) 割合 粘質土 砂 粘質土 h Log r Log r 大きな間隙から排水 水分保持曲線 体積含 含水率 粘質土 砂質土 土中水の圧力 log h pF = log h 負圧の大きさ 4 1 r
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