非饱和带水的运动与零通量面 饱和水运动与非饱和水运动的区别
在非饱和带中，含水量不是一个常数，而是随深度呈增大趋势。当含水量减小时，一部分空隙为空气充填，因而过水断面减小，水流通过的渗流途径弯曲程度增加，结果导致渗透系数减小。非饱和带的渗透系数不再是一个常数，而是随含水量的减小而迅速降低，二者之间的关系如图2.19 所示。当非饱和带接近最干燥状态时，其渗透系数几乎为零，在这种情况下，非饱和带中的水分几乎都被束缚在固体骨架表面上。显然，同一种多孔介质在非饱和时的渗透系数小于饱和时的渗透系数值。
非饱和带水分运动和饱和带水流一样，水分从士水势高处向低处运动，士水势梯度是水分运动的驱动力。
图2.18 水分特征曲线的变化
（据Fitts，2002）
n—孔隙度
图2.19 非饱和带渗透系数与含水量的关系
（据Fitts，2002）
K—饱和时介质的渗透系数；K（w）—非饱和时介质的渗透系数，w—含水量；n—孔隙度
由于渗透系数依赖于含水量，使描述非饱和带水分运动的模型比描述饱和带水流的模型复杂。当非饱和带水分做一维垂直向下渗流时，仍可以用达西定律描述：
地下水科学概论（第二版·彩色版）
式中：vz为垂向渗流速度；K（w）为非饱和时介质的渗透系数，w为含水量；Φ为士水势；z为垂向坐标（取地面为基准面，向上为正）。或者
地下水科学概论（第二版·彩色版）
式中：Qz为过水断面流量；A为过水断面面积。
由于存在滞后作用，非饱和带压力水头与含水量的关系不是单值函数，吸湿过程和干燥过程的水分特征曲线不相同，描述水分运动的公式仅用于吸湿或排水的单一过程。
一般情况下，在非饱和带水分的士水势是深度的连续函数。在垂直剖面上士水势由于地表的蒸发作用、植物根系的吸收和向地下水面排水等原因会出现升高或降低现象，在某一位置的士水势梯度为零，即∂Φ/∂z=0，此点称为零通量点，由零通量点构成的面称为零通量面（图2.20）。在士水势随深度分布曲线上满足∂Φ/∂z=0的极值点分为极大值点和极小值点，因而零通量面也分为两种类型。在极大值点以上∂Φ/∂z＞0，水分向上运动，在此位置以下∂Φ/∂z＜0，水分向下运动，这类零通量面为发散型零通量面（图2.20 a）。在极小值点以上∂Φ/∂z＜0，水分自上而下向此位置运动，在此位置以下∂Φ/∂z＞0，水分自下而上向此位置运动，这类零通量面称为收敛型零通量面（图2.20b）。
图2.20 非饱和带士水势剖面与零通量面
（据荆恩春，1994，有改动）
非饱和带水的能态~
非饱和带水分的数量、形态和能态是非饱和带水的主要性状。非饱和带水分的数量用含水量表示，包括质量含水量和体积含水量。一般来说，自地表往下，非饱和带的含水量随着深度的增加而增大，在毛细水带上缘便接近100%（图2.16a，b）。非饱和带水的形态是指水分的存在状态，包括强结合水（吸着水）、弱结合水（薄膜水）、毛细水和重力水，它们的基本特点已在1.1.1中进行了简要介绍。但是，非饱和带水的数量和形态只表明非饱和带水存在的数量和存在形态，难以反映非饱和带水分运动的规律，应该用能量的观点研究非饱和带水的运动理论和应用问题（荆恩春，1994），需要讨论非饱和带水的能态。
图2.16 非饱和带的含水量和压力变化示意图
非饱和带水具有的能量包括动能和势能两部分。一般情况下非饱和带水的运移极其缓慢，其动能可以忽略不计，因此通常所说的非饱和带水的能量是指非饱和带水的势能，简称士水势（或水士势）。士水势是指将单位数量的非饱和带水从某一状态移动到标准参考状态时，环境对非饱和带水所做的功。非饱和带水的总士水势（也称为总水势或总水头）是由重力势、压力势、基质势、溶质势和温度势组成的。
2.4.1.1 重力势（φg）
重力势是指将单位数量的非饱和带水从某一位置移动到标准参考平面时需要克服重力所做的功。重力势又称重力水头或位置水头，与研究点和标准参考平面的相对位置有关。如果垂直坐标z的原点设在参考平面上，则任意点z处单位重量非饱和带水的重力势Φg=z。
2.4.1.2 压力势（Φp）
如果非饱和带中任意一点的水分所受压力与标准参考状态下的压力存在压力差，那么单位数量的非饱和带水由该点压力到达标准参考状态压力时克服压力差所做的功，称为该点的压力势。在一般情况下，非饱和带内通气空隙具有连通性，各点承受的压力均为大气压力，各点的压力差为零，故各点的压力势ΦP=0。在目前非饱和带水分运动研究中，一般忽略压力势。
2.4.1.3 基质势（Φm）
非饱和带的基质势表征固体颗粒对水分的吸附能力，是由非饱和带的毛细作用和吸附作用引起的，它把水分束缚在固体颗粒附近。在饱和水带水分的基质势为零，以其作为标准参考状态。单位数量的非饱和带水分从非饱和带某一点到达标准参考状态，为了反抗固体颗粒的吸附作用所做的功，称为基质势。显然，非饱和带水的基质势永远是负值，而且非饱和带越干燥，基质势越偏负。可以利用负压计等仪器测定基质势。非饱和带水的基质势是一个非常重要的分势，对非饱和带水分运动起着重要作用。
2.4.1.4 溶质势（Φs）
溶质势是非饱和带水溶液中所有溶质离子和水分子之间存在吸引力而引起的。以不含溶质的纯水作为标准参考状态，其溶质势为零。如果非饱和带中某一点的水分含有溶质时，该点水分就具有一定的溶质势。单位数量的非饱和带水分从某一点到达标准参考状态时克服溶质离子和水分子之间的吸引力所做的功，称为溶质势。显然，溶质势永远是负值。一般情况下，非饱和带水的溶质势对非饱和带水分运动没有显著影响。
2.4.1.5 温度势（Φt）
非饱和带某一点水分的温度势是由该点与标准参考状态的温度差引起的。由于温度差对非饱和带水分通量影响较小，所以当温度变化不大时，在研究非饱和带水运动时，一般对温度势忽略不计。
一般情况下，非饱和带任意一点的总士水势（Φ）是各分势之和：
地下水科学概论（第二版·彩色版）
研究非饱和带水分运动时，往往忽略溶质势和温度势，一般也不考虑压力势。因此，非饱和带水的总士水势由重力势和基质势组成，即
地下水科学概论（第二版·彩色版）
对于饱和带水的运动，需要考虑重力势和压力势；对于饱和-非饱和流动，则需要考虑重力势、压力势和基质势。
虽然压力势和基质势在机理上有明显的区别，但是为了将饱和带和非饱和带作为一个完整的系统进行研究，有时把基质势称为负压势或负压水头，而把压力势和基质势统称为压力水头。这样，在饱和带压力水头大于等于零，而在非饱和带压力水头（或士水势）为负值（图2.16c）。
非饱和土相比饱和土除了包含不可压缩的固相土粒和液相水外，还含有一定数量的可压缩气体。由于非饱和土的复杂性，从而使得非饱和土在许多方面都比饱和土复杂得多。
小的带电荷的分子或离子通什么样的转运方式而通过膜的
答：(2)饱和现象,即这种易化扩散的扩散通量一般与膜两侧被转运物质的浓度差成正比,但这只是当膜两侧浓度...就推测是在这种蛋白质的内部出现了一条贯通膜内外的水相孔道使离子能够顺着浓度差(可能还存在着电场...被动转运最终可能达到的平衡点是膜两侧该物质的浓度差为零的情况;如果被动转运的是某种离子,则离子移动...
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答：【均衡律】不均衡的事物通过自发运动最终达到均衡。(王静波2020)例如:水往低处流,达到水平后停止流动...【静电定律】真空中两个带电体之间的相互作用力与电量的乘积成正比,与距离的平方成反比。(王静波2020...【结合反应定律】化学元素的正电极♂与负电极♀相互结合,饱和为止。(王静波2020)【置换反应定律】电极...
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