Пограничные случаи модели сорбции паров воды почвами с функцией источника-стока

   Для разработанной авторами неклассической математической модели процесса сорбции водяных паров поверхностью почвы с источником-стоком дан теоретический анализ влияния источника-стока на динамику сорбционного процесса для одного частного (пограничного) случая. В отличие от модели М. Гризмера, в которой уравнение сорбции однородное, в предложенной модели уравнение сорбции неоднородное – присутствует постоянный ненулевой свободный член, который рассматривается как параметр внешнего воздействия на систему (функция источника-стока). Параметр позволяет управлять сорбционным процессом, изменяя его характеристики. Решение модельного уравнения определяет основное аналитическое соотношение для анализа динамики объемной влажности почвы как функции времени. Поведение функции объемной влажности определяется влиянием выбранного значения параметра, а также соотношением между постоянной начальной и равновесной влажностью, для которого возможны три варианта. В результате исследования динамики объемной влажности почвенной системы согласно разработанной модели установлено, что в этом случае сорбционный процесс будет протекать в трех режимах: первый режим моделируемого процесса – это ограниченный по времени конечный процесс критического иссушения почвы; второй режим – это стационарный процесс, когда объемная влажность почвы с течением времени не меняется и остается равной начальной влажности (процесс асимптотически вырождается); в третьем случае рассматриваемая сорбционная модель описывает неограниченный во времени асимптотический процесс падения объемной влажности почвы от начального значения до предельного (ненулевого) значения.

1. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Экологические функции почв и вызовы современности // Экологический вестник Северного Кавказа. 2020. Т. 16. № 2. С. 4–16.

2. Смагин А.В. Газовая функция почв // Почвоведение. 2000. № 10. С. 1211–1223.

3. Моисеев К.Г., Терлеев В.В. Применение фрактального моделирования в гидрофизике почв // Таврический вестник аграрной науки. 2022. № 3 (31). С. 126–137.

4. Моисеев К.Г., Терлеев В.В. Влияние увеличения количества осадков на структуру почвенного покрова и текстурные свойства почв // Агрофизика. 2019. № 4. С. 22–30. DOI: 10.25695/AGRPH.2019.04.04.

5. Моисеев К.Г. Определение удельной поверхности почв на основе величины гигроскопической влажности // Почвоведение. 2008. № 7. С. 845–849.

6. Харитонова Г.В., Витязев В.Г., Лапекина С.И. Математическая модель адсорбции паров воды почвами // Почвоведение. 2010. № 2. С. 196–205.

7. Харитонова Г.В., Шеин Е.В., Витязев В.Г., Лапекина С.И. Уравнение для описания полной изотермы адсорбции паров воды почвами // Вестник Московского университета. Сер. 17, Почвоведение. 2003. № 1. C. 8–14.

8. Харитонова Г.В., Витязев В.Г. Изотермы сорбции водяного пара почвами // Почвоведение. 2000. № 4. С. 446–453.

9. Федоров Ю.И., Павлидис В.Д., Чкалова М.В. Неклассическая кинетическая математическая модель адсорбции паров воды почвами // Агрофизика. 2023. № 1. С. 57–63. DOI: 10.25695/AGRPH.2023.01.08.