Авторы: профессор, Е.В.Шеин, доцент М.А.Сидорова, доцент А.Б.Умарова, науч.сотр. Т.А.Архангельская, доцент А.В.Смагин, науч.сотр. З.Н.Тюгай, с.н.с. Д.Д.Хайдапова

(IV курс) к спецкурсам «Закономерности массопереноса в почвах», «Теплофизика с основами микроклиматологии», «Газовая фаза почв»

Программа рассчитана на 32 акад. часа.

I. Организационно-методический раздел

Цель спецпрактикума состоит в обучении студентов современным экспериментальным методам, используемых в физике почв.

Задачи курса: состоят в обучении студентов методам получения основных гидрофизических, гидрохимических и теплофизических функций и использования указанных функций в прогнозных математических моделях влаго-, соле-, теплопереноса.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Практический курс «Спецпрактикум» проводится в 7-ом семестре для студентов 4 курса кафедры физики и мелиорации почв параллельно с непосредственно связанным с ним теоретическим курсом «Закономерности массопереноса в почвах». Основные гидрофизические, гидрохимические и теплофизические функций, полученные на «Спецпрактикуме» используются в прогнозных математических моделях в спецкурсе «Моделирование почвенных процессов в физике и мелиорации почв», который читается в следующем - 8-ом семестре.

Требования к уровню освоения содержания курса. Студент должен знать области и возможности использования каждого метода, знать основы почвенной интерпретации данных, предоставляемых современными экспериментальными методами, уметь использовать полученные характеристики для решения прогнозных задач.

II. Содержание курса

Разделы курса. Подготовка образцов почвы. Определение основных гидрофизических характеристик почвы. Определение основных гидрохимических характеристик почвы. Определение основных теплофизических характеристик почвы. Методы исследования газовой фазы почв. Определение физико-механических свойств почвы. Метод определения органического углерода почвы.

Темы и краткое содержание

1.1. Подготовка образцов почвы и лабораторной посуды.

1.2. Определения гигроскопической влажности.

2.1. Определение основной гидрофизической характеристики (ОГХ) в капиллярной области на тензиостате, в адсорбционной - в вакуумном шкафу над солями.

2.2. Определение ненасыщенной гидравлической проводимости почв методом стационарного потока.

3.1. Определение гидродинамической дисперсии и константы сорбции (фильтрационный эксперимент).

3.2. Определение содержания нерастворяющей влаги по величине отрицательной адсорбции иона хлора.

4.1. Определение температуропроводности почв.

5.1. Определение эффективного коэффициента диффузии газообразных веществ в почвах.

6.1. Определение механической устойчивости агрегатов по сопротивлению сдвигу

7.1. Определение содержания органического углерода в почвах автоматическим анализатором АН-7529).

Перечень примерных контрольных вопросов. Теоретические предпосылки и сущность тензиостатического определения ОГХ. Какова величина давления барботирования песчаных, песчано-каолиновых и каолиновых мембран, используемых при определении ОГХ тензиостатическим методом? Каким образом осуществляется контроль за давлением влаги в тензиостатах? Теоретические предпосылки и сущность метода десорбции паров воды над насыщенными растворами солей при определении зависимости давления почвенной влаги от влажности почвы (диапазон измеряемого давления влаги, влияние гранулометрического состава на массу почвенного образца, что служит контролем насыщенности растворов солей?). Сравните методы анализа стационарного и нестационарного потоков при определении ненасыщенной гидравлической проводимости. Что является движущей силой потока при использовании предложенного устройства для определения ненасыщенной гидравлической проводимости почв методом стационарного потока? Зависимость ненасыщенной гидравлической проводимости почвы от капиллярно-сорбционного давления почвенной влаги. Теоретические основы метода определения содержания нерастворяющей влаги в почве. Влияние структуры порового пространства на перенос веществ в почве. Гидродинамическая дисперсия. Виды выходных кривых, шаг смешения. Понятие эффективного коэффициента диффузии газов и паров в почве. Зависимость от порозности аэрации (влажности) и структуры почвы. Лабораторный метод определения эффективного коэффициента диффузии. Теория метода, уравнение диффузионного потока газа из замкнутого объема через монолит с почвой. Влияние сорбции и биологического поглощения газов на величину коэффициента диффузии. Техника работы на газофом хроматографе (ЛХМ-80, 3700) и портативном газоанализаторе ПГА-7 при определении эффективного коэффициентва диффузии. Чем определяются характерные структурно-механические свойства почв? Почему влажность является важнейшим структурообразующим фактором? От чего зависит прочность структурных связей почв? Как температуропроводность почвы связана с ее плотностью и гранулометрическим составом? Кривая зависимости температуропроводности почвы от влажности.

III. Распределение часов по темам

Всего 10 занятий по 3 часа. 2 часа - зачет.

После проведения экспериментальной задачи по определению физических функций преподаватель принимает результаты по каждой задаче, после чего студент сдает коллоквиум по экспериментальному определению основных почвенно-физических функций и их использованию в прогнозных математических моделях

IV. Форма итогового контроля - зачет

Зачет состоит в сдаче зачетных задач и коллоквиума по экспериментальной и расчетной частям.

V. Учебно-методическое обеспечение курса

Основная литература

  1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. «Методы исследования физических свойств почв и грунтов», М., 1973.
  2. Шеин Е.В. и др. Лабораторные методы исследования физических свойств почв. ГЕОС., М., 2000.
  3. Шеин Е.В. и др. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв. Изд-во Моск. ун-та, М., 2001.