< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Інфільтрація

Процес просочування опадів та поверхневих вод у грунт по капілярних порах, щілинах та порожнинах від поверхні до рівня ґрунтових вод називається інфільтрацією. Відношення кількості опадів, що просочуються у ґрунт, до кількості атмосферних опадів називають коефіцієнтом інфільтрації. Цей коефіцієнт може змінюватися від 1-3 % до 25-30 %. Швидкість, з якою ґрунт може вбирати дощові і талі води, називається швидкістю інфільтрації. Значення швидкості інфільтрації становлять від кількох см до кількох метрів на добу.

Одиниця вимірювання швидкості інфільтрації в системі СІ є м3/м2•с = м/с, але на практиці застосовують таку одиницю як мм/год.

Наприклад, швидкість інфільтрації менше 15 мм/год вважається низькою; 15-50 мм/год – середньою; більше 50 мм/год – високою [Brouwer та ін, 1985].

Інфільтрація є показником якості ґрунту, оскільки вона характеризує здатність ґрунту забезпечувати рух води в ґрунт та через ґрунтовий профіль. Ґрунт може тимчасово зберігати воду та постачати її у кореневу систему рослин, створюючи оптимальні умови для зростання рослин та існування ґрунтових організмів.

Якщо вода постачається зі швидкістю, що перевищує інфільтраційну здатність ґрунту, то вона переміщується вздовж поверхні по схилах у вигляді стоків. Коли ці стоки потрапляють на непокриті рослинним покривом ділянки, має місце ерозія ґрунту. Крім того, стоки вимивають із ґрунту поживні речовини, агрохімікати, що зменшує продуктивність ґрунту. Транспортування речовин у водойми спричиняє їх седиментацію та забруднення води і, отже, погіршення якості води.

Насичення ґрунту водою призводить до зменшення міцності ґрунту, руйнування його структури, збільшення відділення ґрунтових частинок, що викликає ерозію ґрунту. Крім того, збільшення води на поверхні ґрунту інтенсифікує процес випаровування та відповідне зменшення води, потрібної дня рослин.

Вимірювання інфільтрації

Тест на інфільтрацію

Цей тест передбачає такі операції: занурити кільце діаметром 15 см у грунт на глибину 7-8 см; накрити поверхню грунту поліетиленовою плівкою; заповнити кільце 444 мл дистильованої води; видалити плівку, залишаючи воду в кільці; записати інтервал часу, потрібний для того, щоб вода проникнула в грунт; визначити коефіцієнт інфільтрації грунту [The Soil Quality Test Kit Guide, Section II, Chapter 2. Infiltration, pp. 55 – 56].

Інфільтрометри з поодиноким і подвійним кільцями

Інфільтрометр з поодиноким кільцем складається з металевого циліндра 20 дюймів[1] у висоту та різних діаметрів (12, 18 і 24 дюймів). Цей циліндр занурюють частково в грунт і наповнюють водою [Bouwer, 1986]. Недоліком однокільцевого інфільтрометра є похибки вимірювань, які викликаються бічним потоком води. Ще одним джерелом помилок є погане з'єднання між стінками кільця і грунту. Цих неточностей можна уникнути за рахунок використання подвійного кільця інфільтрометра. Двокільцевий інфільтрометр містить два кільця: внутрішнє і зовнішнє. Типові діаметри двокільцевого інфільтрометра дорівнюють 12 та 18; 12 та 24; 18 та 24 дюймів.

Такі одно- та двокільцеві інфільтрометри не вимагають дорогого обладнання, прості в експлуатації. Причинами похибок можуть бути деформації грунту та утворення тріщин у процесі занурення циліндра в грунт. Крім того, процес вимірювання довготривалий.

Тензіонний інфільтрометр

Тензіонний інфільтрометр призначений для вимірювання ненасичених потоків води в грунті, які відбуваються нижче земної поверхні. Ця зона частково заповнена водою, частково – повітрям. У ненасиченій зоні встановлюється вертикальний градієнт, який є рушійною силою для води і у формуванні якого беруть участь гравітаційні і капілярні сили.

Тензіонний інфільтрометр складається з бульбашкової вежі, водного резервуара, 20-сантиметрового диска та водної вежі (рис.22.2).

Бульбашкова вежа контролює тиск на земній поверхні. Водний резервуар випорожнюється, коли вода надходить у грунт. Рівень води в водному резервуарі визначається за допомогою прикріпленої сантиметрової шкали, яка вказує на цей рівень, або шляхом вимірювання тиску у верхній частині резервуара [Реггоих and White, 1988].

Як тільки вода покидає резервуар, в його верхній частині утворюється повітряна порожнина. Негативний тиск у цій порожнині лінійно залежить від висоти води в резервуарі. Другий датчик тиску встановлюється на диску інфільтрометра; комбінація двох датчиків тиску дозволяє усунути шум, що створюється бульбашками, підвищити точність вимірювань.

Тензіонний інфільтрометр

Рис. 22.2. Тензіонний інфільтрометр

Процедура вимірювання включає розміщення диска на поверхні грунту так, щоб нижня частина бульбашкової вежі і мембранний диск знаходилися на одному рівні. Швидкість інфільтрації можна оцінити шляхом реєстрації зміни тиску, яка вимірюється датчиком тиску.

Тензіонний інфільтрометр характеризується високою стабільністю, можливістю вимірювань на місці, прямим відліком даних та їх електронним накопиченням.

Автоматичний тензіонний інфільтрометр обладнаний двома тензіометрами, системою реєстрації даних та джерела живлення, що забезпечує режим польових робіт упродовж кількох днів, накопичення та завантаження даних у комп'ютер для подальшої обробки та аналізу [Automatic Infiltration Meter, 2013].

  • [1] 1 дюйм дорівнює 0,0254 м
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >