Теоретическая часть. Потенциал эрозионной стойкости (ПЭС) почв ψ представляет [3] собой отношение энергии DA, затраченной на размыв еденицы массы почвы mп:

Потенциал эрозионной стойкости (ПЭС) почв ψ; представляет [3] собой отношение энергии DA, затраченной на размыв еденицы массы почвы m_п:

. (1.5)

Определение величины ψ; сводится к измерению энергии воды в потоке до ее соприкосновения с почвой, измерению той же величины для водной суспензии при взаимодействии с образцом почвы и

 

 

Рисунок 1.3 -Принципиальная схема устройства для определения

потенциала эрозионной стойкости почв

 

 

Рисунок 1.4 – Расчетная схема (без почвенного образца)

Рисунок 1.5 – Расчетная схема (с образцом почвы)

 

 

Рисунок 1.6 - Кассета с массой образца почвы

определению массы почвы, вынесенной потоком. Рассмотрим течение воды в лотке без почвенного образца (рисунок 1.4.).

Изменение энергии воды в лотке в сечениях 1–1 и 2–2:

D E₁=E₁-E, (1.6)

где Е₁ – энергия воды в лотке в сечении 2–2, Дж; Е – энергия воды в лотке в сечении 1–1, Дж.

Так как: (1.7)

где – масса воды, протекающей через сечение 1–1, кг; – плотностьводы, кг/м³; В – ширина лотка, м; h_0, h₁ – высота потока воды соответственно в сечениях 1–1 и 2–2, м; , – скорость потока воды соответственно в сечениях 2–2 и 1–1, м/с; t – продолжительность опыта, с.

Имея в виду, что расход

, (1.8)

то выражение (1.6) перепишется

. (1.9)

Рассмотрим течение воды в лотке с образцом почвы t (рисунок 1.5).

Изменение энергии воды и суспензии в лотке соответственно в сечениях 1–1 и 2–2

D E₂=E₂-E, (1.10)

где Е₂ – энергия суспензии в лотке в сечении 2–2, Дж.

Так как: (1.11)

где – масса суспензии, протекающей через сечение 2–2, кг; – плотностьсуспензии, кг/м³; – скорость потока суспензии, м/с.

Имея в виду, что расход воды Q_в суспензии Q_с

(1.12)

то выражение (1.10) перепишется

, (1.13)

где h₂ – высота потока суспензии в сечении 2–2, м.

Энергия D A, затраченная на разрушение образца почвы,

D А=∆E₁-∆E₂, (1.14)

С учетом выражений (1.9.) и (1.13) уравнение (1.14.) примет вид

(1.15)

Выразим r_с и Q_c через m_п:

(1.16)

(1.17)

где Q_п – секундный объем смытой почвы, м³/с; V_c=V_в+V_п – объем суспензии, м³; V_в, V_п – соответственно объем воды и объем разрушенный водным потоком почвы, м³.

Так как: (1.18)

то выражение (1.17) примет вид

. (1.19)

С учетом (1.19) выражение (1.15) перепишется

(1.20)

Потенциал эрозионной стойкости ψ; согласно выражению (1.5):

(1.21)

Таким образом, для определения потенциала ψ при заданных значениях Q_в, r_в и r_п достаточно замерить t, m_п, h₁ и h₂.

Определить m_п можно следующим образом (рисунок 1.6).

После проведения опыта в кассету с оставшейся массой почвы заполняют до верхнего уровня водой. Тогда вместимость кассеты

(1.22)

где m_по – масса почвы в кассете после опыта, кг; m_вк – масса воды в кассете, кг; V_к – вместимость кассеты, м³.

Так как масса воды и оставшейся почвы в кассете m_о

m_о = m_по+m_{вк ,} (1.23)

то m_вк= m_о–m_по. (1.24)

Решая совместно уравнения (1.22) и (1.24), получим:

. (1.25)

Масса смытой почвы m_п

(1.26)

где m_пд – масса почвы в кассете до начала опыта, кг.