मृदा जल संचलन और अंतःस्यंदन

जल मृदा में सतह पर अंतःस्यंदन द्वारा और प्रोफाइल के भीतर संतृप्त तथा असंतृप्त प्रवाह द्वारा गति करता है, जिससे नमी का पुनर्वितरण होता है, गहरी परतों का पुनर्भरण होता है, और जड़ों को पानी मिलता है।

Definition

मृदा जल संचलन हाइड्रोलिक क्षमता में प्रवणता द्वारा संचालित मृदा छिद्र नेटवर्क के माध्यम से जल का प्रवाह है; अंतःस्यंदन मृदा की सतह के माध्यम से जल का प्रवेश है, जो उस संचलन का पहला चरण है।

Scope

यह विषय मृदा में जल के अंतःस्यंदन, डार्सी के नियम द्वारा वर्णित संतृप्त प्रवाह, रिचर्ड्स समीकरण द्वारा वर्णित असंतृप्त प्रवाह, और गीला होने के बाद जल के पुनर्वितरण को शामिल करता है। यह बताता है कि जल मृदा के छिद्र नेटवर्क में कैसे प्रवेश करता है और यात्रा करता है, और यह प्रवाह वर्षा को अंतःस्यंदन और अपवाह के बीच कैसे विभाजित करता है।

Core questions

• जल मृदा में कितनी तेजी से अंतःस्यंदन करता है, इसे क्या नियंत्रित करता है?
• डार्सी का नियम मृदा में संतृप्त प्रवाह का वर्णन कैसे करता है?
• रिचर्ड्स समीकरण डार्सी के नियम को असंतृप्त प्रवाह तक कैसे बढ़ाता है?
• बारिश या सिंचाई के बाद प्रोफाइल के भीतर पानी का पुनर्वितरण कैसे होता है?

Key concepts

• अंतःस्यंदन दर और क्षमता
• संतृप्त और असंतृप्त हाइड्रोलिक चालकता
• डार्सी का नियम
• रिचर्ड्स समीकरण
• गीलापन अग्रभाग और पुनर्वितरण
• अधिमान्य प्रवाह

Key theories

मृदा में डार्सी का नियम

संतृप्त मृदा के लिए, प्रवाह हाइड्रोलिक प्रवणता और संतृप्त हाइड्रोलिक चालकता के समानुपाती होता है, वही संवैधानिक नियम जो भूजल प्रवाह को नियंत्रित करता है।

असंतृप्त प्रवाह के लिए रिचर्ड्स समीकरण

रिचर्ड्स ने आंशिक रूप से संतृप्त मृदा के लिए डार्सी के नियम को द्रव्यमान संरक्षण के साथ जोड़ा, जहाँ जल सामग्री कम होने पर हाइड्रोलिक चालकता तेजी से गिरती है, जिससे अंतःस्यंदन और पुनर्वितरण के लिए शासी समीकरण उत्पन्न होता है।

अंतःस्यंदन गतिकी

अंतःस्यंदन दर शुरू में उच्च होती है और मृदा के गीला होने और मेट्रिक प्रवणता के कमजोर होने पर संतृप्त चालकता की ओर घट जाती है, एक ऐसा व्यवहार जिसे अंतःस्यंदन मॉडल द्वारा दर्शाया जाता है और वर्षा को अंतःस्यंदन और अपवाह में विभाजित करने के लिए केंद्रीय है।

Mechanisms

जब जल मृदा की सतह पर पहुँचता है, तो यह गुरुत्वाकर्षण और गीलेपन के अग्रभाग पर तीव्र मेट्रिक प्रवणता द्वारा अंदर खींचा जाता है, इसलिए अंतःस्यंदन दर उच्च शुरू होती है और प्रोफाइल के गीला होने पर संतृप्त हाइड्रोलिक चालकता की ओर घट जाती है। असंतृप्त मृदा के भीतर, चालकता जल सामग्री पर दृढ़ता से निर्भर करती है क्योंकि केवल भरे हुए छिद्र ही संचालन करते हैं, इसलिए मृदा के सूखने पर प्रवाह तेजी से धीमा हो जाता है। संरचनात्मक दरारें और मैक्रोपोर अधिमान्य प्रवाह बना सकते हैं जो मृदा मैट्रिक्स को बायपास करता है।

Clinical relevance

अंतःस्यंदन और मृदा-जल प्रवाह यह निर्धारित करते हैं कि कितनी वर्षा मृदा में प्रवेश करती है बनाम कटाव और बाढ़ का कारण बनने के लिए बह जाती है, सिंचाई का पानी कितनी गहराई तक प्रवेश करता है, और पानी पौधों की जड़ों तक कितनी कुशलता से पहुँचता है; इनका प्रबंधन सिंचाई, जल निकासी और मृदा संरक्षण के लिए केंद्रीय है।

History

संतृप्त प्रवाह के लिए डार्सी का 1856 का नियम बकिंघम द्वारा असंतृप्त मृदा तक बढ़ाया गया था और रिचर्ड्स द्वारा 1931 में इसे इसका आधुनिक आंशिक-विभेदक रूप दिया गया था। बीसवीं सदी के अंतःस्यंदन सिद्धांत और रिचर्ड्स समीकरण के संख्यात्मक समाधान ने मृदा-जल प्रवाह की मात्रात्मक भविष्यवाणी को संभव बनाया।

Key figures

• Lorenzo A. Richards
• Daniel Hillel
• Henry Darcy

Seminal works

• richards1931
• hillel1998

Frequently asked questions

कुछ मृदाओं में पानी क्यों नहीं सोखता बल्कि बह जाता है?

जब वर्षा मृदा के अवशोषित करने की क्षमता से अधिक तेजी से होती है, या जब सतह संकुचित, पपड़ीदार, या पहले से ही संतृप्त होती है, तो अंतःस्यंदन क्षमता पार हो जाती है और अतिरिक्त पानी बह जाता है, जो कटाव और बाढ़ का एक प्रमुख कारण है।

सूखी मृदा से पानी इतनी धीमी गति से क्यों चलता है?

असंतृप्त मृदा में केवल जल-भरे छिद्र ही प्रवाह का संचालन करते हैं, इसलिए जैसे-जैसे मृदा सूखती है, संचालन मार्ग सिकुड़ जाते हैं और हाइड्रोलिक चालकता परिमाण के क्रम से गिर जाती है, जिससे सूखी मृदा से संचलन बहुत धीमा हो जाता है।