土层中水分沿垂向的分布以浅层地下水面为界分为包气带和饱和带两个不同的水分带。饱和带的土壤孔隙全部被水充满，是由土粒和水分组成的二相系统；而包气带则是由土粒、空气和水分组成的三相系统，为非饱和带，有一定的吸水、持水和输水能力。包气带按其水分分布特征又可分为3个明显不同的水分带：毛管悬着水带、中间包气带和毛管水带，如图8.1所示。
1.毛管悬着水带
毛管悬着水带位于包气带的上部靠近地表的土层中，水分以毛管悬着水的形式存在于土壤中。这一层的水分直接或间接与外界进行水分交换，水分变化较大，对径流形成影响较大，所以这一层在水文上称为影响土层。这一带的水分主要来源于降雨，消耗于蒸发。水分分布受气象因素和土壤特性的影响较为明显。在干旱地区，土壤透水性较差时，雨后的下渗锋面一般不超过20cm，在连续降雨的情况下，下渗锋面可向下推进到较大的深度，但一般不会超过1m。在湿润地区，土壤透水性较强及地下水埋深较浅时，土壤水分经常保持在田间持水量附近，如遇连续降雨，可使较厚的土层水分超过田间持水量而产生自由重力水，向下渗透补给地下水，但土层能达到饱和的部分，也只限于表层10～20cm范围内，水分变化较大的深度范围大致也在0.5～1.0m之间。另外土壤蒸发直接减少土壤水分，并改变表层土壤水分分布。国内外的观测资料表明，一般情况下，蒸发影响土层一般在1m左右，而强烈的土壤蒸发层发生在地表以下30cm的范围内。
图8.1 岩土层的水分带
综上所述，毛管悬着水带内的土壤水分的增长与消退影响土层的范围，大致在1m左右，而其中水分变化强烈的部分是近地面30cm范围以内，通常称为水分积极活动层，它是对降雨进行再分配的主要水分带。
2.中间包气带
毛管悬着水带与毛管上升水带之间的水分带称为中间包气带。它的厚度与地理位置及地下水埋深有关。在干旱地区，中间包气带的厚度可达到几十米，在湿润地区一般为几米。当地下水埋深较浅时，中间包气带可能不复存在。中间包气带的水分变化较小，具有相对稳定的性质。中间包气带不直接与外界进行水量交换，而是一个水分的蓄存及输送带。其水分含量的多少取决于年降水量的大小、土壤的透水性及地下水位的高低。在地下水位埋深较大，年降水量较少的地区，中间包气带的含水量一般在毛管断裂含水量及最大分子持水量之间，且年变幅不大。在年降水量丰沛及土壤透水性较好的地区，中间包气带的含水量大致在毛管断裂含水量与田间持水量之间，当地下水位埋深较浅，中间包气带较薄时，由于上下供水充分，其含水量保持在田间持水量附近。
3.毛管上升水带(www.xing528.com)
地下水面以上，水分受土壤孔隙所形成的毛管力的作用，沿孔隙上升到地下水面以上的土层中，形成一个水分带，称为毛管上升水带。该带厚度取决于土壤的最大毛管上升高度。毛管上升高度与土壤孔隙的半径成反比，即土壤孔隙越大，毛管上升高度越小。在天然土壤中，由于孔隙组成及层次分布等的影响，实际毛管水上升高度要小得多，毛管上升水带的厚度一般在1～2m范围内。
毛管上升水带的土壤含水量，一般自下而上逐渐减小，由饱和含水量逐渐减小到与中间包气带下端相衔接的含水量。干旱区的土壤以最大分子持水量为下限。这样的水分分布是由于土壤中存在着各种大小不同的孔隙，形成高度不同的毛管水柱。所以如果土壤孔隙的孔径比较均一，那么毛管上升水带的水分分布也比较均匀。由于毛管上升水带下端有充分的水分来源，所以对于给定的土壤，其水分分布具有比较稳定的性质，而地下水位的升降变化，则决定了毛管上升水带在地表以下的位置。毛管上升水带的水分分布见图8.2。
4.包气带水分沿深度的分布
整个包气带厚度范围内的水分分布的基本特征如图8.3所示。降雨后，毛管悬着水带的含水量，由表层的最大含水量（最大含水量在降雨较大时可达到饱和含水量）向下逐渐减小；中间包气带的含水量沿深度变化很小，其最小值为最大分子持水量；毛管上升水带的含水量，由毛管中最大高度处的最小含水量，向下逐渐增加，至地下水面达到最大值，为饱和含水量。经过蒸发之后，表层含水量迅速减小，而下部则基本不变。
这是包气带的一般水分分布规律，由于各地气候条件和地下水埋深条件的差异，使得各地的包气带厚度和水分分布特征有很大不同。
图8.2 毛管上升水带水分分布图
图8.3 包气带的水分分布示意图
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