|
== تابع نفوذ ==
مقدار نفوذ تجمعی (I) یعنی ابی که از آغاز نفوذ تا این لحظه در خاک نفوذ کرده استکرده‌است. واحد نفوذ تجمعی سانتیمتریا هر واحد دیگر طول است. چنانچه مقدار نفوذ تجمعی آب به داخل خاک را بررسی کنیم،مشاهده میشودمی‌شود که نفوذ تجمعی در ابتدا بسیار سریع انجام میشود،میشود، بطوریکهبطوری‌که منحنی تغییرات نفوذ تجمعی نسبت به زمان (I-T) در ابتدا دارای شیب تندی است و در طول زمان مقدار شیب آن رفته رفته کاهش میابد تا به مقدار شیب ثابتی میرسد( شکل الف). علت زیاد بودن شیب منحنی نفوذ تجمعی در زمان هایزمان‌های اولیه این است که در ابتدا خاک خشک تر و دارای پتانسیل مکش بیشتری است. بدین معنا که آب در ابتدا تحت تاثیرتأثیر نیروی هاینیروی‌های ثقل و مویینگی به داخل خاک نفوذ میکند. ولی پس گذشت زمان و با افزایش رطوبت خاک خاصیت مویینگی اثر خود را در حرکت آب به سمت پایین از دست میدهدمی‌دهد و آب تنها تحت اثر نیروی ثقل نفوذ میکند، لذا بتدریجبه تدریج یکی از نیروی هاینیروی‌های عامل حرکت آب حذف شده و سرعت نفوذ کاهش میابد.
بنابراین سرعت نفوذ (i) یا شیب منحنی تجمعی نفوذ به مقدار رطوبت خاک (θ)وابسته است و با آن نسبت عکس دارد. ولی باید توجه داشت که مقدار سرعت نفوذ هیچگاه به صفر نخواهد رسید بلکه در زمان بینهایت به مقدار ثابتی خواهد رسید.
(Infiltration rate) i(cm/min) = Δ I /Δ t
حلقه هایحلقه‌های مضاعف:
به منظور اندازه گیریاندازه‌گیری میزان نفوذ آب به داخل خاک معمولاً از حلقه هایحلقه‌های ساده یا مضاعف (Double rings) میتوان استفاده کرد که به حلقه هایحلقه‌های نفوذ معروف هستند. برای آنکه اثر جانبی نفوذ آب و شرایط مرزی به حداقل رسانده شود، توصیه می شودمی‌شود به جای یک حلقه ساده از حلقه هایحلقه‌های مضاعف یا متداخل که بصورتبه صورت دو حلقه که در داخل یکدیگر قرار گرفته میباشدمی‌باشد استفاده شود. با این کار فشار آب در حد فاصل دو حلقه باعث شود که نفوذ آب از حلقه داخلی در جهت عمودی صورت گیرد. در این حالت نفوذ در حلقه داخلی اندازه گیریاندازه‌گیری می گردد.
مراحل انجام آزمایش:
برای انجام آزمایش دو حلقه آهنی را که دارای ارتفاع 30 سانتیمتر بوده و قطر حلقه بزرگتر 30-45 سانتیمتر و قطر حلقه کوچکتر 20-25 سانتیمتر می باشد،می‌باشد، بر روی خاک قرار داده میشوندمی‌شوند. حلقه هاحلقه‌ها توسط یک پتک تا 3/1ارتفاع مربوطه در خاک فرو میروند. بین دو حلقه مقداری آب به ارتفاع h می ریزیم که حدوداً معادل آبیاری کرتی در آبیاری در مزرعه می باشدمی‌باشد. در زمانی که فقط در بین دو حلقه آب وجود دارد، بدلیلبه دلیل خشک بودن خاک هر دوی نفوذ هاینفوذهای عمودی و افقی وجود دارند. در مرحله بعد داخل استوانه میانی یک پلاستیک قرار داده میشودمی‌شود تا از دست خوردگی وبر هم خوردن ساختمان خاک جلوگیری شود. سپس به همان ارتفاع h در استوانه داخلی یعنی بر روی پلاستیک قرار گرفته در حلقه داخلی آب ریخته میشودمی‌شود. زمان را صفر کرده و در یک لحظه پلاستیک را بر داشته و کرنومتر را به کار میندازیم. یک اشل در داخل حلقه میانی قرار داده میشودمی‌شود تا توسط آن مقدار نفوذ لحظه ایلحظه‌ای را بااندازه گیریبااندازه‌گیری ارتفاع آب در حلقه داخلی بدست آوریم.در این حالت چون خاک اطراف استوانه کوچک تقریباً اشباع شده است، نفوذ آب از حلقه داخلی عمودی خواهد بود.
پس از برداشتن پلاستبک ، مقادیر h و زمان t را در لحظات مختلف یادداشت میشوندمی‌شوند.
دو حالت انجام آزمایش:
در دو حالت آزمایش انجام میگردد.
الف- حالت بار افتان: در این حالت ارتفاع آب در طول زمان در استوانه داخلی مرتباً کاهش می یابد. یعنی در طول آزمایش به استوانه داخلی آب افزوده نمی‌شود.
ب- حالت بار ثابت: در حالت بار ثابت در طی آزمایش با افزودن آب به استوانه میانی سطح آب در آن ثابت نگهداشته میشودمی‌شود. یعنی هر چه آب نفوذ می کند،همانمی‌کند،همان مقدار آب به استوانه میانی اضافه میگردد تا ارتفاع آب در همان ارتفاع اولیه ثابت بماند. در حالت بار ثابت آزمایش دقیقتر است و در حدود 8-9% خطا نسبت به حالت اول کاهش می یابد. ولی حالت اول در عمل به شرایط مزرعه نزدیکتر است.
== معادلات نفوذ ==
سرعت نفوذ (سانتیمتر بر دقیقه)= i
معادله کوستیاکف برای دوره هایدوره‌های زمانی کوتاه (حدود چند ساعت)، نتایج رضایت بخشی می دهدمی‌دهد. برای اندازه گیریاندازه‌گیری نفوذ توسط حلقه هایحلقه‌های مضاعف،معمولاً این زمان بین 15 تا 160 دقیقه می باشدمی‌باشد.
معادله کوستیاکف فقط تا زمانی صادق است که سرعت نفوذ آب در خاک معادل ضریب آبگذری اشباع خاک یا هدایت هیدرولیکی نشده و هنوز در مراحل ابتدایی نفوذ آب در خاک هستیم. چنانکه توضیح داده شد در زمان طولانی نرخ نفوذ به مقدار ثابتی میرسد که همان ضریب آبگذری اشباع خاک است.
(2معادله لوئییس – کوستیاکف:
این رابطه نیز از راه آزمایش(تجربی) بدست آمده استآمده‌است.
0 <m <1
, -1 <n <0
مقدار bتابعی از هدایت هیدرولیکی خاک است و تقریباً همان سرعت نفوذ پایه یا سرعت نفوذ نهایی میباشدمی‌باشد.
سرعت نهایی نفوذ هنگامی اتفاق می افتد که تغییرات زمانی سرعت نفوذ برابر 0.1 - سرعت نفوذ لحظه ایلحظه‌ای (برحسب ساعت) یا برابر 600/1 – سرعت نفوذ لحظه ایلحظه‌ای (برحسب دقیقه) شود. یعنی کاهش (وجود علامت منفی) در سرعت نفوذ در یک ساعت 0.1 برابر خود سرعت نفوذ باشد یا این تغییر در یک دقیقه که زمان آن یک شصتم ساعت است سرعت نفوذ باشد. بنابر اینبنابراین با استفاده از روابط روش اول :
باید گفته شود که چون n عددی منفی است مقدار ib عددی مثبت بدست خواهد آمد.متذکر میشودمی‌شود که مقدار ضرایب n و a با استفاده از روش اول (کوستیاکف) و برازش خط به منحنی هایمنحنی‌های لگ –لگ بدست میآید. و مثلاً دو نقطه I روی t یا i روی t بدست خواهد آمد.
در معادله لوئییس- کوستیاکف، مشکل حالت اول معادله کوستیاکف(صفر شدن سرعت نفوذ در بی نهایتبی‌نهایت)که مشکل مهمی نیز میباشدمی‌باشد ، رفع شده استشده‌است.
== منابع ==
| 