模型团聚土壤中水分滞留的粒径依赖性

我们通过实验考察了由团聚玻璃珠构成的模型土壤中的水分滞留量。该模型土壤由两个尺寸参数表征：团聚体尺寸 $D$ 与（构成团聚体的）单颗粒尺寸 $d$。实验中，水喷洒于具有敞开顶面和可排水筛底的模型土壤系统上。当喷洒水量超过某一阈值（可滞留极限）时，排水通量与喷洒通量达到平衡。通过测量滞留水与排出水的重量变化来确认此平衡（稳态）状态并量化滞留水量。我们将该稳态下滞留水的重量定义为 $W_0$，并考察了 $W_0$、$d$ 与 $D$ 之间的关系。结果显示，$W_0$ 随 $d$ 减小而增大，这单纯源于毛细效应。关于 $D$ 的依赖性，发现 $W_0$ 在 $D\simeq 500$~$\mu$m 附近达到最大。使水分滞留最大化的 $D$ 值由团聚结构导致的空隙形成、毛细效应与重力共同决定。