Struchtúr na hithreach
Le struchtúr na hithreach tuigtear socrú na céime soladaí sa mhais thalún. Mar is eol, tá ithir comhdhéanta de cháithníní soladacha agus de phóir líonta le huisce, le haer nó le gal uisce, go minic go páirteach le haer agus go páirteach le huisce. De réir socrú na gcáithníní soladacha san ithir, socraítear a struchtúr. Tá struchtúir ithreach scaoilte agus ithreach cheangailte an-éagsúil óna chéile.
Struchtúr na hithreach scaoilte
Éiríonn struchtúr na hithreach neamhcheangailte faoi ghníomh na domhantarraingthe. Tá cáithníní soladacha na hithreach seo níos mó agus titann siad anuas, taisctear iad faoi ghníomh na domhantarraingthe, agus níl fórsaí mealltacha idirmhóilíneacha ag cáithníní den sórt sin, nó tá siad beag agus sáraítear iad ag an domhantarraingt. Dá bhrí sin, in ithir neamhcheangailte socraíonn na cáithníní soladacha taobh le taobh, ag líonadh an spáis shaor idir na cáithníní socraithe (fíor 1_a_). Má tá cáithníní na hithreach neamhcheangailte beagnach cruinn agus ar an méid céanna, mar a d’fhéadfadh a bheith i gcás gainimh chomhdhéanaimh aonfhoirmigh, ansin is féidir leis an struchtúr a bheith is dlúithe (fíor 1_b_) nó is scaoilte (fíor 1_c_), ag brath ar shocrú na gcáithníní soladacha san ithir. Freagraíonn an struchtúr is dlúithe don chumas is mó chun an ithir neamhcheangailte a dhlúthú agus is é a pórúlacht nmin=26%. Freagraíonn an struchtúr is scaoilte don chumas is lú is féidir chun an ithir neamhcheangailte a dhlúthú agus is é a pórúlacht nmax=48%. Mar shampla, tá n=47% ag gaineamh scaoilte dumhcha.
Fíor 1 Struchtúr ithreach neamhcheangailte
Má tá ithir neamhcheangailte de ghráin éagsúla, ionas go líonann na cáithníní níos míne na folúntais idir na cinn níos mó (fíor 2), tá póireacht na hithreach i bhfad níos lú (n=20% agus níos lú).
Fíor 2. Struchtúr na hithreach neamhcheangailte de ghráinéireacht éagsúil
Struchtúr na hithreach cheangailte
I gcás ithreach chomhtháite, tá an struchtúr difriúil ná mar atá i gcás ithreach neamhcheangailte. I gcás ithreach chomhtháite, tagann fórsaí comhtháthaithe chun cinn, atá níos láidre ná fórsa domhantarraingthe na gcáithníní beaga agus a ghreamaíonn iad ag na dromchlaí teagmhála. Dá bhrí sin ní thiteann na cáithníní seo anuas in ord, ach fanann siad greamaithe dá chéile agus in éineacht lena chéile (sl. 3_a_), ag cruthú struchtúr slabhrach-líontánach mar sin (sl. 3_b_), struchtúr calógach (sl. 3_c_) srl., ar a dtugtar struchtúir níos airde. Tá póiriúlacht mhór ag na struchtúir seo, a bhféadfadh sí dul go 60-80% den mhais iomlán, rud nach féidir a bheith i gcás ithreach neamhcheangailte.
Fíor 3. Struchtúr na hithreach chomhtháite
Porosity agus comhéifeacht na porosity
Sainmhínítear porosity na hithreach mar chóimheas na toirte póireanna leis an toirt iomlán ithreach (fig. 4).
Fíor 4. Porosity agus comhéifeacht phóiriúlachta na hithreach
If we denote by
- Vp = toirt na bpoill san ithir
- Vm = toirt na gcáithníní soladacha
- V = toirt iomlán na hithreach,
Tá porosity na hithreach n de réir sainmhínithe
n = VP / V = VP / (VP + Vm),
i.e. i % den toirt iomlán na hithreach
n = 100 * VP / (VP + Vm) %.
Sainmhínítear comhéifeacht phóiriúlachta na talún mar chóimheas idir toirt na bpoll agus toirt na gcáithníní soladacha:
e = VP / Vm.
Ón bhfoirmle don phóireacht n tá againn:
nVP + nVm = VP, as a dtagann Vm = VP(1-n) / n.
Tríd an luach seo a chur in ionad san fhoirmle do e faighimid
e = n / (1-n).
As an gcothromóid seo faighimid
e - ne = n; n = e / (1 + e).
Léiríonn an comhéifeacht porúlachta dlús na hithreach. Dá mhó an chomhéifeacht e, is ea is lú dlús na hithreach, agus a mhalairt. Má shocraíonn ithir chomhbhrúite éigin faoi ualach, is féidir méid an tsocraithe Δ_h_ a chinneadh trí úsáid a bhaint as an gcomhéifeacht porúlachta roimh agus tar éis an tsocraithe.
Breathnaímis ar shraith ithreach chomhbhrúite le tiús h (fig. 5_a_). Má chuireann muid ualach ar an tsraith seo, lonnóidh sí síos faoi airde Δ_h_, ionas go laghdófar a tiús mar thoradh ar an ualach go h1. Dá réir sin
Δ_h_ = h – h1.
Ós rud é go dtarlaíonn socrú na hithreach chomhbhrúite ar chostas na bpór, toisc go bhfuil na cáithníní soladacha beagnach neamh-chomhbhrúite, agus an t-uisce freisin má tá póir na hithreach líonta leis go páirteach nó go hiomlán, is féidir an socrú seo a léiriú go scéimreach i bhfíor 5_b_.
Fíor. 5. Socrú Δh ciseal comhbhrúite ithreach de thiús h faoi ualach
Má chomharcaímid leis h0 an airde shamhalta den chiseal de cháithníní soladacha gan phóir, ar a dtugtar an airde laghdaithe, ansin is féidir linn an suíochán Δ_h_ a chur in iúl i gcoibhneas leis an airde laghdaithe h0 leis an gcaidreamh:
Má bhreathnaímid ar chiseal talún a bhfuil a leithead agus a fhad cothrom le haonad amháin, is ionann na hairde h, h1 agus h0 agus toirteanna, agus mar sin is
ina bhfuil e ina chomhéifeacht phórais roimh, e1 i ndiaidh an tséanta. As an méid thuas faightear an tséantacht
Δ_h_ = h0 (e-e1).
Is féidir an slegadh a chur in iúl i ndáil le hairde na sraithe h roimh an slegadh má chuirimid an luach den airde laghdaithe h0 ina ionad:
h0 = h – nh = h (1-n) = h / (1+e),
ós rud é go bhfuil n = VP / V = VP / h_,_ as a dtagann VP = nh.
Dá réir sin faightear
Tá na meánluachanna seo a leanas de phóireacht n agus den chomhéifeacht póireachta e ag cineálacha áirithe ithreach:
Soil moisture
Cineálacha uisce san ithir
Bíonn uisce san ithir le fáil i bhfoirm uisce sna poill idir na cáithníní soladacha, an t-uisce póiriúil mar a thugtar air, ansin mar uisce adsorbáilte ar na cáithníní soladacha agus mar uisce bunreachtúil.
Tá an uisce pórach comhdhéanta d’uisce saor idir na cáithníní soladacha, a ghluaiseann de réir dhlí Darcy, ansin d’uisce domhantarraingthe, a ghluaiseann faoi thionchar na domhantarraingthe ó bhun go barr i ngach treo, ach nach ngluaiseann de réir dhlí Darcy, d’uisce caipiléaraí a ghluaiseann faoi thionchar fórsaí caipiléaracha agus d’uisce dhromchla teannais, a choinnítear le teannas dromchla i gcoirnéil idir cáithníní soladacha na hithreach agus a dtugtar uisce pórach uilleach air freisin. Is féidir an t‑uisce seo ar fad a bhaint go hiomlán trí thriomú na hithreach ag teocht 110oC.
Uisce adsorbáilte is ea an t-uisce a chlúdaíonn na cáithníní soladacha, a bhfuil sé ceangailte leo le fórsaí móilíneacha. Is é seo an scannán uisce mar a thugtar air, a bhfuil a thiús idir 6-80 µµ (1µµ=10-6 mm, milimicrón). Is beag tionchar a bhíonn ag uisce adsorbáilte ar cháithníní níos mó, ach dá míne na cáithníní is ea is mó a bhíonn a thionchar, toisc go méadaíonn achar iomlán na gcáithníní agus, dá bhrí sin, an cóimheas idir an t-uisce adsorbáilte agus na cáithníní soladacha in aonad toirte na hithreach. Ní féidir an t-uisce seo a bhaint ach go páirteach trí thriomú ag 110oC.
Uisce bunreachtúil is ea an t-uisce atá ceangailte go ceimiceach i gcriostail mhianraí na gcarraigeacha soladacha ithreach. Tá an t-uisce seo an-bheag i méid agus ní féidir é a bhaint trí thriomú na hithreach. Dá bhrí sin, is féidir an t-uisce seo a mheas mar chuid chomhtháite den cháithnín soladach.
Méid an uisce san ithir
De réir an tsainmhínithe, is é méid an uisce san ithir nó taise na hithreach an cóimheas idir meáchan an uisce atá san ithir agus meáchan a comhábhar soladach. De réir méid an uisce san ithir, déantar idirdhealú ar thrí chás: ithir atá sáithithe go hiomlán le huisce, ithir atá sáithithe go páirteach le huisce, agus ithir atá go hiomlán tirim.
An ithir sáithithe go hiomlán le huisce
Má ainmnímid porosity na hithreach le n, meáchan toirte na gcáithníní uile le γs, agus meáchan toirte an uisce le γw, ansin is féidir an taiseacht atá san ithir sháithithe wZ a chur in iúl leis an chothromóid seo a leanas
Talamh sáithithe go páirteach le huisce
Má mharcálaimid le Ww meáchan an uisce atá san ithir, agus le Wd meáchan na gcáithníní soladacha, is é sin meáchan tirim na hithreach, ansin is é taise na hithreach w
w = Ww / Wd , is é sin, mar chéatadán den mheáchan tirim ithreach: w = 100 Ww / Wd.
Sa chás seo, is féidir taise na hithreach a chur in iúl tríd an gcaighdeán taise Sr, a léiríonn an cóimheas idir meáchan iarbhír an uisce san ithir agus an meáchan uisce sa chréanna céanna a bheadh ann dá mbeadh na poill go léir líonta le huisce, is é sin, i gcoibhneas le meáchan uisce na hithreach sáithithe:
i.e. don _γ_w = 1,00 Sr = w*γs / e.
Is iad seo a leanas na teorainneacha don chéim taise:
- maidir le hithir go hiomlán thirim w = 0; Sr = 0
- i gcás ithreach lánsáithithe w = e/γs; Sr = e/γs * γs / e = 1,0.
Fíor 6. Sampla ithreach sáithithe go páirteach le huisce
Cuirtear céim an sáithiúcháin (a thugtar sáithiúlacht nó céim taise uirthi uaireanta freisin) in iúl freisin mar chóimheas idir toirt na bpollán a líontar le huisce agus toirt iomlán na bpollán (fig. 6):
Sr = V2 / V1
áit a bhfuil V2 toirt na bpóireanna líonta le huisce, V1 an toirt iomlán de phóireanna líonta le huisce, aer agus gáis. Más é w taise na hithreach mar % de mheáchan tirim na hithreach Wd, ansin tá againn
V2 * γW = w Wd, as a leanann V2 = w Wd / γw.
Ar an taobh eile, tá V1 = V – Vd, agus ós rud é go bhfuil Vd * γs = Wd, is é sin
Vd = Wd / γs agus V1 = V – Wd / γs.
Dá réir sin, beidh leibhéal sáithithe an talaimh Sr mar seo a leanas
is é sin le rá, i gcéatadáin de mheáchan tirim na hithreach
Talamh tirim go hiomlán
Sa chás seo tá w = 0. Tá an t-uisce pórach go léir bainte, agus níor baineadh ach cuid den uisce adsorbtha, is é sin le rá, tá an scannán uisce fós ann, ach tá a thiús laghdaithe.