地表的水沿著岩土的空隙下滲,是在重力、分子力和毛管力的綜合作用下進行的,其運動過程就是尋求各種作用力的綜合平衡過程。
降水初期,若土壤幹燥,下滲水主要受分子力作用,被土粒所吸附形成吸濕水,進而形成薄膜水,當土壤含水量達到岩土最大分子持水量時,開始向下一階段過渡。
隨著土壤含水率的不斷增大,分子作用力逐漸被毛管力和重力作用取代,水在岩土孔隙中呈不穩定流動,並逐漸充填土壤孔隙,直到基本達到飽和為止,下滲過程向第三階段過渡。
在土壤孔隙被水充滿達到飽和狀態時,水分主要受重力作用呈穩定流動。
上述三個階段並無截然的分界,特別是在土層較厚的情況下,三個階段可能同時交錯進行,此外,亦有的將滲潤與滲漏階段結合起來,統稱滲漏,滲漏的特點是非飽和水流運動,而滲透則屬於飽和水流運動。
以上所說的下滲過程,均是反映在充分供水條件下單點均質土壤的下滲規律。在天然條件下,實際的下滲過程遠比理想模式要複雜得多,往往呈現不穩定和不連續性。研究表明:生長多種樹木和小塊牧草地的實驗小流域,麵積僅為0.2平方千米,但該流域的實際下滲量的平麵分布極不均勻。形成這種情況的原因是多方麵的,歸納起來主要有以下4個方麵。
1.土壤特性的影響
土壤特性對下滲的影響,主要決定於土壤的透水性能及土壤的前期含水量。其中透水性能又和土壤的質地、孔隙的多少與大小有關。
一般來說土壤顆粒愈粗,孔隙直徑愈大,其透水性能愈好,土壤的下滲能力亦愈大。顯示出不同性質土壤之間下滲率的巨大差別。
2.降水特性的影響
降水特性包括降水強度、曆時、降水時程分配及降水空間分布等。其中降水強度直接影響土壤下滲強度及下滲水量,在降水強度小於下滲率的條件下,降水全部滲入土壤,下滲過程受降水過程製約。在相同土壤水分條件下,下滲率隨雨強增大而增大,尤其是在草被覆蓋條件下情況更明顯。但對裸露的土壤,由於強雨點可將土粒擊碎,並充填至土壤的孔隙中,從而可能減少下滲率。
此外,降水的時程分布對下滲也有一定的影響,如在相同條件下,連續性降水的下滲量要小於間歇性下滲量。
3.流域植被、地形條件的影響
通常有植被的地區,由於植被及地麵上枯枝落葉具有滯水作用,增加了下滲時間,從而減少了地表徑流,增大了下滲量。而地麵起伏,切割程度不同,要影響地麵漫流的速度和彙流時間。在相同的條件下,地麵坡度大,漫流速度快,曆時短,下滲量就小。
4.人類活動的影響
人類活動對下滲的影響,既有增大的一麵,也有減少的一麵。例如,各種坡地改梯田、植樹造林、蓄水工程均增加水的滯留時間,從而增大下滲量。反之砍伐森林、過度放牧、不合理的耕作,則加劇水土流失,從而減少下滲量。在地下水資源不足的地區采用人工回灌,則是有計劃、有目的的增加下滲水量,反之在低窪易澇地區,開挖排水溝渠則是有計劃、有目的的控製下滲、控製地下水的活動。從此意義上說,人們研究水的入滲規律,正是為了有計劃、有目的的控製入滲過程,使之朝向人們所期望的方向發展。
徑流