ИСТИНА

Значение основной гидрофизической характеристики почв ОГХ), как функциональной связи между работой по извлечению воды из почвы – термодинамическим потенциалом почвенной влаги и ее содержанием в почве, трудно переоценить. Она востребована в качестве информационного обеспечения практически всех компьютерных софтов для моделирования энергомассообмена в распределенных пористых средах почв и грунтов, использующих классический термодинамический подход Лоренцо Ричардса. Другая область применения ОГХ это оценка физического состояния (физического качества) почвы, активно развиваемая российской гидрофизической школой А.Д. Воронина. Несмотря на значимость ОГХ и большое количество работ по их математическому моделированию, практически все известные здесь модели (порядка 100) представлены классом эмпирических уравнений или педотрансферных функций, связывающих коэффициенты (параметры) таких эмпирических уравнений со свойствами почвы. Разновидностью такого эмпирического подхода на современном уровне можно считать модели «искусственного интеллекта», например, на основе нейронных сетей. Реже используются физико-статистические расчеты ОГХ с использованием доминирующей в гидрофизике капиллярной модели водоудерживания (уравнение Жюрена) и ряда допущений, например, о логнормальном распределении пор (подход Косуги-Терлеева), фрактальном характере порового пространства и тд. Физически обоснованных (фундаментальных) моделей ОГХ, за исключением известных моделей ленгмюровской школы (БЭТ, ГАБ, Фаррера, МБЭТ и тд) для прототипа их сорбционного участка в виде изотерм сорбции паров воды почвами, ранней (1964 г) попытки проф. Судницына связать линейный в полулогорифмических координатах участок ОГХ с гидратацией катионов, или аналогичных более поздних попыток Злочевской и Березина с соавторами (80-90 годы прошлого века) с использованием осмотической теории набухания, практически нет. В среде гидрофизиков нередко можно услышать мнение о невозможности такого фундаментального описания всей ОГХ, а значит, и о нецелесообразности научного поиска в этом. Наши исследования, начиная с пионерной работы 2003 г. «Теория и методы оценки физического состояния почв», опровергают это мнение, основываясь на теории расклинивающего давления воды в дисперсных системах по Дерягину и теории агрегативной устойчивости ДЛФО применительно к дисперсности почвы. Доклад обобщает эти разработки в форме новой полностью физтически-обоснованной модели ОГХ, сочетающей физические механизмы капиллярности и расклинивающего давления в виде соответствующих слагаемых общего уравнения ОГХ, оперирующего переменными термодинамического потенциала воды, ее массовой доли в почве, параметрами дисперсности (удельной поверхности), дебаевской эффективной толщины ДЭС, связанной с показателями жидкой фазы (концентрация, заряд электролита), и рядом фундаментальных физических констант. Приведены результаты оценки адекватности новой модели экспериментальным данным почв разного генезиса и дисперсности для всего диапазона влажности (от условного нуля до полной влагоемкости) в сравнении со стандартной моделью ван-Генухтена. Даны аналитические решения для распределений пор по размерам и сингулярных точек новой модели, ассоциирующихся со сменой физических механизмов водоудерживания и форм почвенной влаги. Обоснован альтернативный теории БЭТ метод оценки дисперсности (удельной поверхности) по новой модели, выгодно отличающийся температурной инвариантностью. Применимость для всего диапазона варьирования влажности и фундаментальный характер модели делают ее перспективной как для использования в компьютерном моделировании энергомассообмена, так и для оценки динамики физического качества почвы под воздействием ранее не учитываемых свойств ее жидкой фазы.