土壤有一定的渗透能力，水坑旁边的土壤也是湿湿的。那为什么水坑里的水不能一下子都渗到土壤中，反而会聚集呢？
----------禁止转载-----------题主其实提了两个问题：1. 水坑里的水会不会无限地渗入地下？2. 如果水可以渗入地下，为什么土坑里还会有积水？这是土壤物理领域的一个经典问题，土壤水分入渗过程(Infiltration)。先说结论：1. 如果有足够的能量，水分是会不停地渗入地下，但是入渗的速度会随着时间延续而越来越小，最终趋于稳定。2. 如果供水速度大于入渗速度，地表会产生积水。3. 如果水坑是一次性大量供水，水量超过了一定时间内的入渗水总量，水坑也会持续存在积水。------------------以下为详细内容--------------------鉴于题主没有说明水坑形成前后的情况，笔者在这里假设一种最简单的情况来讨论，即：积水的来源是降雨，且降雨量随时间没有变化；地表是平整的，水平无边界的；只在某一位置存在一个“浅坑”；该地区没有浅层地下水存在，即地下水对入渗过程没有影响；土壤剖面是均质的，不存在分层状况及虫洞等大孔隙。基于这个假设，土壤入渗基本可以抽象为一维水分运动过程：降水均匀的落在地表后，只会垂直向下渗入土壤；如果单位时间内降雨量(即降雨强度)超过单位时间内水分入渗的速率(即入渗率)，地表就会出现积水；降雨停止后，地表的积水持续入渗，直到全部渗入土壤为止。为了帮助大家理解这个过程，笔者“编造”一组数据来简单展示一下如何计算地表积水深度。1. 土壤入渗过程首先，明确一下土壤入渗过程的数学表达式。土壤入渗是一个物理过程，在实验的基础上，很多土壤物理学家提出不同的公式来模拟入渗过程。具体的文献回顾就不说了，本文采用一个比较常用的 Horton‘s Equation 来描述入渗过程，如下式所示。其中： ft 是t时刻的入渗率；fc是稳定入渗率 (可以理解成土壤入渗率的最小值)；f0是初始入渗率 (可以理解成土壤入渗率的最大值)；k是一个与土壤性质相关的常量。不妨假定稳定入渗率为10mm/hour, 初始入渗率为50mm/hour, k为0.5，可以得到图1所示的入渗过程曲线。一般情况下，降雨刚接触地表时，由于地表土壤的含水量较低，水分能够很快的入渗；随着时间的推移，土壤中的孔隙逐渐被水填满，入渗率也就逐渐降低；等到土壤的孔隙都被水填满时，土壤水分入渗会按照一个较为稳定的速度进行。需要注意的是，图1是根据假定的数据计算出来的，不是实际观测的结果。图1 土壤入渗过程模拟曲线2. 模拟降水过程实际生活中的降水过程是随机的、没有规律的，本文为了简化问题，假定三种降水过程来讨论问题，如图2所示。一号降雨强度为5 mm/hour, 二号降雨强度为25 mm/hour, 三号降雨强度为 75 mm/hour。三场降雨都在20小时时停止，随后没有降雨补给水量。根据降雨强度和入渗率的关系，可以计算地表积水深度随时间的变化过程。图2 模拟三场降雨过程3. 地表积水深度计算地表积水的深度如图3所示。一号降雨强度均小于稳定入渗率，所以地表没有积水产生；二号降雨强度介于最大入渗率和稳定入渗率之间，所以刚开始没有积水；当降水强度大于入渗率时，在第2小时后，地表产生积水；降雨停止后，地表积水逐渐渗入地下，到了45小时，地表已经没有积水；三号降雨强度超过了最大入渗率，所以在降雨开始时即产生地表积水；到了20小时，降雨停止，地表积水深度开始下降。如果没有降雨补充，地表积水最终将完全渗入地下(图3中没有显示)。图3. 地表积水深度曲线4. 结果讨论针对图3中出现的情况，在20小时过后，虽然降雨过程已经停止，但是二号和三号降雨情景下，地表还是存在一定的积水的。如果题主在第30小时发现了一个小水坑，当时的场景很有可能就是：土壤有一定的渗透能力，水坑旁边的土壤也是湿湿的。那为什么水坑里的水不能一下子都渗到土壤中，反而会聚集呢？当然， 本文中的计算过程都是建立在一系列的假设基础上，实际上降雨过程和土壤入渗过程都是很复杂的，很难用一个简单的公式来准确的描述和预测。不过，无论如何复杂的模型，大部分的研究方法都在本文中有所体现，希望读者能够理解水文模型建立的理论基础。另外，本文中没有计算“一次性大量水输入”这个场景，其实是很简单的，如果有兴趣的同学可以尝试计算一下。这是计算过程的excel文件，有兴趣可以下载来玩玩，非常简单的计算过程~~The end.PS：有位知友对本文提出不同意见，请大家移步他的答案看一下。毕竟兼听则明，偏信则暗。不过本人对他的答案持保留意见。----------------------说在后边的话------------------------这篇答案是笔者开始在知乎写作以来争议最大的回答，很多人对这个模型计算的结果表示了不解、不懂、无视以及偏题等结论，尤其是知乎日报上的评论。由于时间有限，不能一一回复大家，向大家致歉啦~如果大家都说这篇回答“跑题了”、“没回答问题”、甚至“瞎扯淡”，其实并没有，只是很多人没有读懂。笔者不是在怪读者，是在怪自己没写清楚。如果我举个简单的例子：一个漏斗，上边很粗，下边很细，注入大量水后，漏斗在一定时间内会存一部分水的。土壤也是一个道理，由于土壤的特殊性质，湿透了的土壤中水流的速度很慢，所以在某一个时间节点看过去，土坑里的水还没有来得及渗下去，所以即使土壤有一定的渗透性，土坑内还是有水，土坑附近的土壤也是湿湿的。如果这样解释，大家是不是能够更好懂一点？但是，这样写的话，能够给大家介绍什么有趣的事情呢？读者读完之后，又能有什么收获呢？思量数天后，笔者想给大家介绍一套科学研究的方法，展示一种运用理论知识解决实际问题的途径，以及数学知识的实际应用问题。很多大学生朋友们都很苦恼大学学了知识但是没有用处，甚至还不如小学毕业的同学有成就感。原因就在于，学了知识，但是没有经受足够的训练，不知道如何应用这些知识。就像冰火岛的张无忌，谢逊教了很多高级武学知识却没有教运用方法，实战中张无忌还是完败于对手。有点扯远了，对于水坑入渗来说，这其实是一个三维土壤水分运动问题。一滴水从进入水坑开始，空气、土壤颗粒、土壤中的有机物、土壤溶液中的溶质、温度等等因素都会对它产生影响。如果真的要详细搭建一个三维模型来描述水分运动，真是无从下手，影响因素太多，怎么办？如果面对一个复杂棘手的研究问题，或者实际工作中的问题，读者朋友们，你们该怎么办？该怎么运用学到的知识来解决这个问题？这才是本文想要说的重点。一般来讲，遇到复杂问题时，我们首先要想到的是“复杂问题简单化”。三维的降到二维甚至一维，随机的降雨过程简化成均匀的降雨分布(倒一盆水可以认为一种特殊情况)，分层的土壤简化为一层均值土壤，土壤入渗过程用一些可靠的公式来描述，复杂的地表情况简化为一个平面，地下水先假设没有影响。在这里，我们假设了一个极端简化的情况来描述土壤水分运动过程，这些假设会帮助我们简化计算的。但是，需要注意，我们的假设不是随意假设的，要注意是否对我们的研究产生决定性的影响。这里就需要一些哲学知识：抓住主要矛盾。在这个问题中，不管水是三维运动或者二维运动，它的运动趋势是向下的，这是这个问题的主要矛盾。我们的假设不能违背主要矛盾，例如我们不能假设土壤水在渗透情况下是向上走的。当然，实践中这个主要靠经验和训练来掌握。在这些假设背景下，我们可以计算出此问题的水坑积水深度，然后分析计算结果来讨论是否跟观测现象相符合，以及是否能够解释实际的现象。一般说来，只要建模的方法没有根本错误，分析不会有方向性的偏差，因为主要矛盾对事物的发展起决定作用。由于我们上文中做了很多假设，有些假设与实际生活中不符，为了反映实际情况，下一步就需要把假设的情况一一与实际相结合，包括：添加地下水；改变降雨规律；增加分层土壤；增加岩石层等不透水层；适当调整土壤孔隙分布，加入大孔隙流(优先流)；增加水分运动维数， etc。这部分调整都需要有深厚的土壤物理学基础来分析计算的，于是可以把书本上学的知识跟实际生活结合起来，应用于生产实践中。至此，一个可靠的、准确描述水分运动模型建立完成了，这个模型能够精确的采用数学方法来解释为什么“水坑里的水会聚集”了。什么，你们说题主要的只是一个科普性的解释？那本文开头的结论不就满足要求了吗？什么，你们说题主不仅要问how，还要问why？ 那只能自己看书了，因为知识不是小说，都是比较枯燥的。楼下
同学的解释就是土壤学领域的标准解释，感兴趣的去参观一下吧。什么，你们说是：“简单的热力学不稳定但是动力学过程慢造成的现象”。那麻烦先解释一下什么是热力学不稳定，什么是动力学过程吧。什么，你们说海洋为什么不全部渗进地球内部？拜托，咱们讨论的是陆地上的水流运动，海洋是从哪里乱入的？全球尺度的水循环和一个小水坑里的水流肯定是不一样的规律。什么，你们说地表水下渗40亿年？前提得有那么多水，而且再重复一次，研究尺度不同，结论可能完全不同。什么，你们说“公式你妹啊，谁知道你发的对不对”？ 什么，还有说吃饭拉翔的？ .......就这样吧，懂的自然懂，不懂得就当我跑题了吧。(我真是闲得慌，真的，不去做实验写论文跑来写这么一大堆话，还招来一堆骂。)
以下回答都是为了有助于理解而写的，是粗略的模型、是勉强合适的比喻、是为了省事而做的简化，它们都经不起严格的热力学和动力学检验，望周知。大部分人都听过这个变态的数学题：水缸底面积10平方米，高1.5米，出水口距水缸底部0.2米，注水速度200毫升每秒，放水速度15毫升每秒，多长时间可以放满，放满时排出的水有多少？在很多人眼里，土壤没有肉眼可见的“出水口”，但实际上，土壤的主体是很多类似面粉大小的颗粒，这些颗粒之间有空隙。这些空隙虽然没有水缸的出水口那么大，但比水分子大很多，所以水可以通过。总之，从功能上而言，土壤空隙和水缸出水口是一模一样的。那么，最终的答案也就呼之欲出了：土壤有出水口，然而出水口不够大，当降雨量大于出水能力，水就会聚集。
从土壤学角度尝试解释一下。土壤也是有一定的组成和结构的，液体和气体在土壤中的存在状态也不是仅仅是“被容纳”这么简单，水分是不能无限制的下渗的。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------首先来说一说我们脚下的不说话的土壤到底是怎样的一种存在。1.土壤的组成和结构：土壤的固相是矿质的或有机的土壤小颗粒，成分为石英、长石、高岭石、蒙脱石、伊利石等原生矿物和次生矿物。它们单个存在（单粒）、或者在黏粒或有机质含量高时多个单粒聚集（复粒），有不同的大小、形状、物质组成和性质。按当量直径（就是把土壤颗粒看成是圆球时，与某土壤颗粒在水中的沉降速度相同的圆球的直径）来划分，这些土壤颗粒的大小各不相同，划分标准不一，分为石砾、砂砾、粉粒、黏粒，常见的从1mm到0.0001mm不等。粒径不同的土壤颗粒表面性质会差异很大，颗粒小，比表面积大、表面能高、吸附力强、粒间孔隙小、吸水量多、透水性差，持水性、湿胀性、可塑性、黏结性、黏着性好。不同大小的土壤颗粒或多或少的存在某一中土壤中，这时候就出现了砂土、壤土、粘壤土、黏土等不同的土壤质地分类，并把自身的特性赋予不同类型的土壤。于是，细颗粒多的黏土可以捏陶人做陶罐，砂土做的城堡很容易坍塌掉。这些小颗粒也不愿意一直松松散散，借助胶体凝聚（胶体粒子借助静电力分子引力）、水膜黏结、胶结作用（无机胶体如Fe2O3·H2O、Al2O3·H2O等；有机胶体：腐殖质、多糖、蛋白质等；阳离子：如钙离子等）、冻融作用（周期性湿润干燥使土壤崩解成小土块)、生物作用（蚯蚓吃下去再拉出来神马的。。。）、土壤耕作，它们由单粒到复粒再到微团粒团粒，在聚集和破碎等作用之后，形成各种直径0.25~10mm之间的奇奇怪怪的粒状或团粒状结构，有比较高的稳定性，内部有较多的小孔隙，相互之间有较多的大孔隙。2.土壤水的存贮和流通——土壤孔隙：说到了孔隙，那么问题来了~这些土粒啊 土团啊 之间相互支撑，构成弯弯曲曲、粗细不同、千奇百怪的地下通道，水分、养分都被藏在这里，也进行土壤中的物质能量贮存交换，土壤动物和微生物也在这里秘密活动。当然这些孔隙也是形形色色的，小于2微米的最细的孔隙被吸附在土粒表面的水膜充满，吸附力强到水分不能移动或者移动极慢，有的甚至连微生物也无法进入，这种叫非活性孔隙，里面的水植物也是无法利用的。再粗一点的叫毛管孔隙，借助表面张力形成的毛管现象保持一定的土壤水，毛管力的大小S=3/d ，和毛管孔径成反比，这部分水对于植物非常宝贵。再大一些的叫通气孔隙，重力作用下可以迅速排出或者下渗补充地下水，成为通气管道，比如砂土的通气管道较多，因此透水性好、保水性差。3.土壤水分的势能：土壤中的水分在孔隙中受力的作用，自由能和同样温度、高度、大气压条件下的自由纯水相比有很大不同，土壤中水分也遵循热力学定律，从土水势高的地方流向土水势低的地方，流动的方向可以是向土壤中其他地方、蒸发散入大气、流向植物体内等。土水势有四个分势。土粒表面孔隙之间的吸附力和毛管力要饥渴的吸水，这部分我们称它基质势，直到全部满足了，才从负值变为零，此时达到饱和。饱和之后孔隙之间团结起来相互连通，此时存在静水压，从土壤表面向下，水压由一个大气压逐渐增加。土壤中的水中溶质还有溶质势，再加上重力势，然后才是总土水势，然后才决定往哪里移动。4.土壤水分的运动：既然水势有别，那么水分就要在土壤中运动了，运动的最快的是通气孔隙中的水，在重力势和压力势下它形成饱和流，灌进去就立刻下渗和旁渗了。单位面积的土壤水通量和总水势差、饱和导水率成正比，水流路径直线程度成反比。
饱和导水率这个东西和任何影响土壤孔隙大小和形状的因素都有关。饱和流的方向可以向下（灌溉）、向上（地下泉水露头）、水平（平原水库库底周围），大多数是多向的复合流。还有一种流动是非饱和流，推动力为基质势梯度和重力势梯度。渗透时水通量的表示和饱和流近似，不同的是有关的势能不同，且非饱和流的导水率非定值而是基质势的函数，所谓胶多不黏粥多不甜，水分吸收的越充分，负的基质越接近零，非饱和导水率越小。水供水充足时，土壤的入渗能力由土壤的干湿状况（土壤孔隙的饱和状况）和土壤性质（质地、结构、松紧等）决定的。入渗后，入渗处附近的土可能饱和，再接着有接近于饱和的延伸层、湿润层，最后是湿润前锋。入渗停止时，进入土壤的水有一个再分配的过程，这个过程是不饱和流，随时间推移速度逐渐变慢。当地下水埋藏较浅时，土壤水再分布可能到达地下水，促使地下水位抬高或者随地下水侧流到其他地方，这个过程叫渗漏（⊙﹏⊙‖想到了侧漏）土壤中水分的存在形式，决定水分移动的因素、水分移动的方式，大概就这些。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------那么水坑里的水不能完全渗下去这个问题，依我的愚见，可能是坑底土壤饱和，且水中沉淀下的黏性土壤颗粒形成的淤泥层中有效孔隙少，阻碍水分下渗。或者此处地下水浅，土壤孔隙本来就和地下水贯通，地下水压使坑中水无法下渗。我所了解的只有一个方面的这些，如有不对还请大家批评指正。＝^ω^＝土壤中的水分另外三种形式介绍-技术文章-中国土壤仪器网
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土壤中的水分另外三种形式介绍
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昨日，整理出吸湿水的相关文章，今天就另外三种水分形式来具体介绍一下，希望可以给大家对于土壤水分的认识带来帮助。
当土粒与液态水接触时，在吸温水的外面又形成一层水膜，这层水膜称为膜状水或叫薄膜水。土壤含最大量的膜状水时，叫做土壤最大分子持水量。膜状水所受吸力比吸湿水小，其吸力范围为31~6.25个大气压，靠近土粒愈近吸力愈大，最外层约为6.25个大气压。一般作物根毛的吸水力约为15个大气压，即植物可以吸收利用一部分膜状水。膜状水在土壤中能够移动，移动方向是由水膜厚的地方向水腰薄的地方移动，只是移动的速度很慢。约为0.2~0.4毫米/小时。土壤内的膜状水的数量和吸湿水一样，与土壤质地密切相关，粘土地较砂土地的膜状水含量高。
当把一块紧密的土壤的一端放在水面上，就会看到象把毛巾的一端放入水中一样，水慢慢的浸润到上边的干土中来，这是因为土壤中有许多的毛细管孔隙。受毛细管的作用，从地下水沿着毛细管孔隙上升到上面土层里来的毛管水叫做毛管上升水。毛管上升水的高度受土壤质地的影响把毛管上升水开始不能达到地面的地下水深度叫做临界深度。
如果地下水位很深，就不会有毛管上升水达到地面。这种土壤，由于降水，雨水从地面进入士壤而被保持在土壤表层的毛细管孔隙里；这种毛管水到一定深度就没有了，好象悬在上边一样，所以叫做毛管悬着水。
毛管水所受的吸力为6.25~0.8大气压，所以毛管水是容易被植物吸收的。毛管水在土壤中可以向任何方向移动，总的说来，是从水多的地方向水少的地方移动，从毛细管粗的一端向细的一端移动。在冬季由于底土较表土温度为高，毛管水就由温度较高的地方向温度较低的表土中移动，这叫土壤水分的热毛管运动。毛管水的移动还和土壤的含水量有关系，当土壤含水量减低到一定程度时，毛管悬着水的连续状态可能断开，只在一些细毛管中还可能保存着水分，土壤水分靠毛管运动的移动就要受到限制，这时的土壤含水量叫做土壤的毛管联系断裂含水量。
在自然状态下土壤所能保持住的最大含水量叫做田间持水量。即土壤孔隙中充满水分，在排除重力水之后的实际含水量。这个含水量大体上接近于毛管水的最大量。
在土壤的大孔隙中存在的水分即是重力水。它受重力作用支配向下移动，在水田中常常保持着重力水。在旱田里，降雨时雨水即沿着大孔隙向土壤下层渗透，在土壤内保持时间很短，这种水分容易被植物吸收，但在土壤中保存的时间不很长久。如果重力水在土壤中长期存在，土壤里就会缺乏空气，反而对作物有害。如涝洼地，土质粘重，排水不良，重力水往往在土壤中长期存在，就会妨害作物的正常生育。只有改良土壤，防洪排涝，把土壤中多余的水分徘出后，作物才能生育好。
当土壤为重力水所饱和，即土壤中的毛管孔隙和非毛管孔隙中全都充满了水，这时的土壤的含水量称为全蓄水量或土壤的最大持水量。
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