الارتشاح ومياه التربة
الارتشاح هو دخول الماء إلى التربة، وتعمل ديناميكيات مياه التربة في المنطقة غير المشبعة على تقسيم الهطول بين الجريان السطحي، والتخزين، والنتح التبخري، وإعادة التغذية للمياه الجوفية.
Definition
الارتشاح هو حركة الماء من السطح إلى التربة، ومياه التربة هي الماء المحتجز في المنطقة غير المشبعة؛ وتحدد ديناميكياتهما، التي تحكمها القوى الشعرية والجاذبية، كيفية تقسيم الهطول على السطح وتحته.
Scope
يغطي هذا الموضوع عملية ومعدل الارتشاح، وفيزياء حركة الماء في المنطقة غير المشبعة (المنطقة الفادوزية)، والعلاقات المميزة لمياه التربة، ودور مياه التربة في ربط الهيدرولوجيا السطحية وتحت السطحية. ويركز على عمود التربة غير المشبع؛ بينما تُعالج تدفقات المياه الجوفية المشبعة في منطقة المياه الجوفية.
Core questions
- ما الذي يتحكم في المعدل الذي يرتشح به الماء في التربة؟
- كيف يتحرك الماء عبر المنطقة غير المشبعة؟
- كيف تُحتجز مياه التربة ضد الجاذبية، وكيف تُوصف؟
- كيف تربط مياه التربة الجريان السطحي، والنتح التبخري، وإعادة التغذية؟
Key concepts
- معدل وقدرة الارتشاح
- المنطقة غير المشبعة (الفادوزية)
- الجهد الماتريسي والخاصية الشعرية
- منحنى خصائص مياه التربة
- معادلة ريتشاردز
- السعة الحقلية ونقطة الذبول
Key theories
- معادلة ريتشاردز
- جمع ريتشاردز بين قانون دارسي للوسائط غير المشبعة ومبدأ الاستمرارية لإنتاج معادلة تفاضلية جزئية تحكم تدفق الماء في المنطقة الفادوزية، وهي الأساس الفيزيائي لنمذجة الارتشاح وحركة مياه التربة.
- نظرية الارتشاح
- تصف نماذج الارتشاح التحليلية والمفاهيمية، مثل حل فيليب ونهج غرين-أمبت، كيف تنخفض قدرة الارتشاح مع مرور الوقت مع تبلل التربة، متنبئةً متى يبدأ هطول الأمطار في توليد الجريان السطحي.
Mechanisms
يُحتجز الماء الذي يدخل التربة بواسطة القوى الشعرية في المسام ويُدفع إلى الأسفل بفعل الجاذبية؛ ويكون معدل الارتشاح مرتفعًا في البداية وينخفض نحو التوصيلية المشبعة مع تبلل التربة وضعف التدرج الماتريسي. وتتحكم التوصيلية غير المشبعة والعلاقة بين المحتوى المائي والجهد الماتريسي، والتي تُعبر عنها بمنحنى خصائص مياه التربة، في سرعة ومدى حركة الماء.
Clinical relevance
يتحكم الارتشاح وسلوك مياه التربة في بدء وكمية الجريان السطحي وبالتالي الفيضانات، والماء المتاح للنباتات وتوقيت الري، وإعادة تغذية الطبقات الجوفية، ونقل المواد الكيميائية الزراعية نحو المياه الجوفية.
History
بناءً على توسيع باكنغهام لقانون دارسي ليشمل التربة غير المشبعة، صاغ ريتشاردز في عام 1931 المعادلة الحاكمة لتدفق المنطقة الفادوزية. وأنتج عمل فيليب وغرين وأمبت في منتصف القرن العشرين نظريات ارتشاح عملية ربطت فيزياء التربة بتوليد الجريان السطحي في مستجمعات المياه.
Key figures
- Lorenzo A. Richards
- John R. Philip
- S. Lawrence Dingman
Related topics
Seminal works
- richards1931
- philip1957
- dingman2015
Frequently asked questions
- لماذا يتباطأ الارتشاح أثناء العاصفة؟
- مع تبلل التربة، تمتلئ مسامها ويضعف التدرج الشعري الذي يسحب الماء، لذا ينخفض معدل الارتشاح من قيمة أولية عالية نحو التوصيلية الهيدروليكية المشبعة للتربة؛ وبمجرد أن يتجاوز هطول الأمطار هذا المعدل، يبدأ الجريان السطحي.
- ما هي المنطقة الفادوزية؟
- المنطقة الفادوزية، أو غير المشبعة، هي التربة والصخور بين سطح الأرض ومنسوب المياه الجوفية، حيث تحتفظ المسام بالهواء والماء على حد سواء؛ يتحرك الماء عبرها تحت تأثير القوى الشعرية والجاذبية مجتمعة قبل أن يصل إلى المياه الجوفية المشبعة في الأسفل.