Почему песок хорошо пропускает воду, а глина - плохо?

Коротко: дело в размере частиц, строении пор и силах, которые удерживают воду.

1. Размер и форма частиц

• У песка крупные, округлые/угловатые зерна (сотни микрон–миллиметры). Между ними получаются крупные поры, которые хорошо соединены между собой.

• У глины частицы крошечные (нанометры–десятки микрон) и пластинчатые. Они укладываются плотно, поры крошечные и извилистые.

2. Пористость vs. проницаемость

• Песок может иметь пористость умеренную, но главное — проницаемость высокая: поры крупные и связные, воде есть «прямые ходы», и она проходит под действием силы тяжести.

• Глина может быть пористой, но проницаемость низкая: поры маленькие, с «бутылочными горлышками», пути воды длинные и узкие — поток почти «затыкается».

3. Капиллярные и поверхностные эффекты

• В мелких порах глины сильны капиллярные силы: вода «прилипает» к стенкам и удерживается против силы тяжести.

• Частицы глины несут отрицательный заряд и имеют огромную удельную поверхность — поэтому воду они адсорбируют и набухают, ещё больше сужая поры.

• У песка удельная поверхность маленькая, притяжение воды к зернам слабее — вода свободнее стекает вниз.

4. Структура и уплотнение

• Песок плохо слёживается: даже после дождя поры остаются открытыми.

• Глина при увлажнении размокает и уплотняется, а при высыхании трескается: в мокром состоянии течь почти не даёт, в сухом — вода сначала уходит по трещинам, но как только глина набухнет, трещины закрываются и фильтрация снова падает.

5. Практический итог (гидравлическая проводимость)

• Песок — высокая фильтрация: вода быстро просачивается, дренаж хороший.

• Глина — низкая фильтрация: вода задерживается, верх остается мокрым и может заболачиваться.

То есть песок «пропускает» воду, потому что у него большие, хорошо связанные поры и слабые удерживающие силы; глина «не пропускает» из-за микроскопических пор, сильных капиллярных/поверхностных взаимодействий и склонности к набуханию и уплотнению.