മണ്ണിന്റെ ഘടന
മണ്ണിന്റെ ഘടന എന്നത് ഭൂമിസമൂഹത്തിലുള്ള ഘനഘട്ടത്തിന്റെ ക്രമീകരണത്തെയാണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. അറിയപ്പെടുന്നതുപോലെ, മണ്ണ് ഘനകണങ്ങളും വെള്ളം, വായു അല്ലെങ്കിൽ ജലവാഷ്പം കൊണ്ട് നിറഞ്ഞ രന്ധ്രങ്ങളും ചേർന്നതാണ്; സാധാരണയായി ഭാഗികമായി വായുവും ഭാഗികമായി വെള്ളവും ഉണ്ടാകും. മണ്ണിലെ ഘനകണങ്ങളുടെ ക്രമീകരണമാണ് അതിന്റെ ഘടന നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. ബന്ധമില്ലാത്തതും ബന്ധമുള്ളതുമായ മണ്ണുകളുടെ ഘടനകൾ പരസ്പരം അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്തമാണ്.
അബന്ധിത മണ്ണിന്റെ ഘടന
ബന്ധനമില്ലാത്ത മണ്ണിന്റെ ഘടന ഗുരുത്വാകർഷണത്തിന്റെ സ്വാധീനത്തിൽ രൂപപ്പെടുന്നു. ഈ മണ്ണിന്റെ ഘനകണങ്ങൾ വലുതും താഴേക്ക് വീഴുന്നതും ഗുരുത്വാകർഷണത്തിന്റെ സ്വാധീനത്തിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്നതുമാണ്; ഇത്തരം കണങ്ങളുടെ അന്തർഅണു ആകർഷണബലങ്ങൾ ഇല്ലാതെയോ വളരെ കുറഞ്ഞതോ ആയതിനാൽ ഗുരുത്വാകർഷണം അവയെ കീഴടക്കുന്നു. അതിനാൽ ബന്ധനമില്ലാത്ത മണ്ണിൽ ഘനകണങ്ങൾ തമ്മിൽ ചേർന്ന് ക്രമീകരിക്കപ്പെടുകയും, ക്രമീകരിച്ച കണങ്ങൾക്കിടയിലെ ശൂന്യസ്ഥലം ഏറ്റെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (sl. 1_a_). ബന്ധനമില്ലാത്ത മണ്ണിലെ കണങ്ങൾ ഏകദേശം വൃത്താകാരവും ഒരേ വലുപ്പവുമുള്ളവയാണെങ്കിൽ, ഒരേ ഘടനയുള്ള മണലിൽ സംഭവിക്കാവുന്നതുപോലെ, ഘടന ഏറ്റവും സാന്ദ്രം (sl. 1_b_) അല്ലെങ്കിൽ ഏറ്റവും വിരളം (sl. 1_c_) ആയിരിക്കാം; ഇത് മണ്ണിലെ ഘനകണങ്ങളുടെ ക്രമീകരണത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഏറ്റവും സാന്ദ്രമായ ഘടന ബന്ധനമില്ലാത്ത മണ്ണിന്റെ പരമാവധി സാന്ദ്രീകരണ ശേഷിയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അതിന്റെ പൊരുസിറ്റി nmin=26%. ഏറ്റവും വിരളമായ ഘടന ബന്ധനമില്ലാത്ത മണ്ണിന്റെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സാദ്ധ്യമായ സാന്ദ്രീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അതിന്റെ പൊരുസിറ്റി nmax=48%. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇളകിയ മണൽകുന്നിന്റെ മണലിന് n=47%.
Sl. 1 ബന്ധമില്ലാത്ത മണ്ണിന്റെ ഘടന
ബന്ധമില്ലാത്ത മണ്ണിൽ കണങ്ങളുടെ വലുപ്പം വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുമ്പോൾ, ചെറുകണങ്ങൾ വലിയ കണങ്ങൾക്കിടയിലെ ശൂന്യതകൾ നിറയ്ക്കുന്നുവെങ്കിൽ (ചിത്രം 2), മണ്ണിന്റെ പൊറോസിറ്റി വളരെ കുറവായിരിക്കും (n=20% അല്ലെങ്കിൽ അതിലും കുറവ്).
Sl. 2. വിവിധ കണവലുപ്പങ്ങളുള്ള ബന്ധനമില്ലാത്ത മണ്ണിന്റെ ഘടന
ബന്ധിത മണ്ണിന്റെ ഘടന
ബന്ധിത മണ്ണിൽ ഘടന ബന്ധമില്ലാത്ത മണ്ണിനേക്കാൾ വ്യത്യസ്തമാണ്. ബന്ധിത മണ്ണിൽ, സുഖ്ഷ്മകണങ്ങളുടെ ഗുരുത്വാകർഷണ ബലത്തേക്കാൾ ശക്തമായ സംയോജന ബലങ്ങൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, അവയെ സ്പർശന ഉപരിതലങ്ങളിൽ ചേർത്ത് പിടിപ്പിക്കുന്നു. അതിനാൽ ഈ കണങ്ങൾ ക്രമമായി താഴേക്ക് വീഴാതെ, പരസ്പരംയും തമ്മിലരികിലും ചേർന്ന് നിലനിൽക്കുന്നു (ചിത്രം 3_a_), അങ്ങനെ ശൃംഖലാസമാനമായ ജാലിക ഘടന (ചിത്രം 3_b_), പാളിപോലുള്ളത് (ചിത്രം 3_c_) മുതലായവ രൂപപ്പെടുന്നു; ഇവയെ ഉയർന്ന ക്രമഘടനകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇത്തരത്തിലുള്ള ഘടനകൾക്ക് വലിയ പൊരാസിറ്റി ഉണ്ടാകാം, അത് മൊത്തം ഭാരംയുടെ 60-80% വരെ എത്താം; ബന്ധമില്ലാത്ത മണ്ണിൽ ഇത് സാധ്യമല്ല.
Sl. 3. ബന്ധിത മണ്ണിന്റെ ഘടന
രന്ധ്രസാന്ദ്രതയും രന്ധ്രസാന്ദ്രതാ ഗുണകവും
മണ്ണിന്റെ സുഷിരത എന്നത് സുഷിരങ്ങളുടെ അളവും മണ്ണിന്റെ ആകെ അളവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമായി നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 4).
ചി. 4. മണ്ണിന്റെ പൊരുസിറ്റിയും പൊരുസിറ്റി ഗുണകവും
ഞങ്ങൾ ഇങ്ങനെ അടയാളപ്പെടുത്തുകയാണെങ്കിൽ
- Vp = മണ്ണിലെ രന്ധ്രങ്ങളുടെ അളവ്
- Vm = ഘന കണങ്ങളുടെ അളവ്
- V = മണ്ണിന്റെ ആകെ അളവ്,
മണ്ണിന്റെ പൊറോസിറ്റി n നിർവചനം പ്രകാരം
n = VP / V = VP / (VP + Vm),
അഥവാ മണ്ണിന്റെ മൊത്തം അളവിന്റെ % ആയി
n = 100 * VP / (VP + Vm) %.
മണ്ണിന്റെ പൊരോസിറ്റി ഗുണകം രന്ധ്രങ്ങളുടെ അളവും ഘനകണങ്ങളുടെ അളവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമായി നിർവചിക്കുന്നു:
e = VP / Vm.
പോരോസിറ്റി n യുടെ സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:
nVP + nVm = VP, അതിൽ നിന്ന് Vm = VP(1-n) / n.
ഈ മൂല്യം e-യുടെ സൂത്രത്തിൽ പകരുന്നതിലൂടെ നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നു
e = n / (1-n).
ഈ സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്
e - ne = n; n = e / (1 + e).
രന്ധ്രാനുപാത ഘടകം മണ്ണിന്റെ സാന്ദ്രതയെ കാണിക്കുന്നു. e ഘടകം കൂടുതലായിരിക്ക ככל, മണ്ണിന്റെ സാന്ദ്രത കുറയും, മറിച്ചും അതുതന്നെ. ഏതെങ്കിലും സംക്ഷോഭിക്കാവുന്ന മണ്ണ് ഭാരം മൂലം ഇരുന്നാൽ, ഇരിക്കുന്നതിനുമുമ്പും ശേഷവും ഉള്ള രന്ധ്രാനുപാത ഘടകത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ ഇരിപ്പിന്റെ അളവ് Δ_h_ നിർണ്ണയിക്കാം.
h എന്ന കട്ടിയുള്ള സംകുച്യമായ മണ്ണിന്റെ ഒരു പാളി പരിഗണിക്കാം (ചിത്രം 5_a_). ഈ പാളിയിൽ ഭാരം പ്രയോഗിച്ചാൽ, അത് Δ_h_ എന്ന ഉയരത്തോളം ഇരിക്കും; അതിനാൽ ഭാരം മൂലം അതിന്റെ കട്ടി h1 ആയി കുറയും. അതിനാൽ
Δ_h_ = h – h1.
സങ്കോച്യ മണ്ണിന്റെ സാഗ് രന്ധ്രങ്ങളുടെ ചെലവിൽ സംഭവിക്കുന്നതാണ്, കാരണം ഘനകണങ്ങൾ പ്രായോഗികമായി അസങ്കോച്യമാണ്; അതുപോലെ, മണ്ണിന്റെ രന്ധ്രങ്ങൾ ഭാഗികമായോ പൂർണ്ണമായോ വെള്ളംകൊണ്ട് നിറഞ്ഞിരിക്കുന്നുവെങ്കിൽ വെള്ളത്തിന്റെയും സങ്കോചനം പ്രായോഗികമായി ഇല്ല. അതിനാൽ ഈ സാഗ് ചിത്രം 5_b_ ൽ സ്കീമാറ്റിക്കായി കാണിക്കാം.
ചിത്രം 5. ലോഡിന്റെ പ്രഭാവത്തിൽ h കട്ടിയുള്ള മണ്ണിന്റെ കംപ്രസിബിൾ പാളിയുടെ ഇരിപ്പ് Δh
h0 എന്ന ചിഹ്നത്തോടെ ഛിദ്രങ്ങൾ ഇല്ലാത്ത ഘനകണങ്ങളുടെ പാളിയുടെ സങ്കൽപ്പിത ഉയരം, അഥവാ കുറച്ച ഉയരം, സൂചിപ്പിച്ചാൽ, കുറച്ച ഉയരം h0 ന് അപേക്ഷിച്ച് സളിവ് Δ_h_ താഴെപ്പറയുന്ന അനുപാതത്തിൽ പ്രകടിപ്പിക്കാം:
വീതി, നീളം എന്നിവ ഏകലമായി കരുതുന്ന ഒരു മണ്ണ് പാളി നാം പരിഗണിച്ചാൽ, അപ്പോൾ h, h1 그리고 h0 ഉയരങ്ങൾ വാള്യങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, അതിനാൽ
ഇവിടെ e ആണ് മുമ്പുള്ള പൊരുസിറ്റി ഘടകം, e1 ആണ് സങ്കോചനത്തിന് ശേഷം. മേൽ പറഞ്ഞതിൽ നിന്ന് സങ്കോചനം ലഭിക്കുന്നു
Δ_h_ = h0 (e-e1).
സെറ്റിൽമെന്റ്, സെറ്റിൽമെന്റിന് മുമ്പുള്ള പാളി ഉയരം h യോട് ബന്ധപ്പെട്ട് പ്രകടിപ്പിക്കാം; അതിന് കുറച്ച ഉയരം h0 എന്ന മൂല്യം പകരം വച്ചാൽ:
h0 = h – nh = h (1-n) = h / (1+e),
കാരണം n = VP / V = VP / h_,_ അതിനാൽ VP = nh.
അതുവഴി ലഭിക്കുന്നത്
മണ്ണിന്റെ വിവിധ തരം താഴെ കാണുന്ന ശരാശരി പൊറോസിറ്റി n യുടെയും പൊറോസിറ്റി ഗുണകത്തിന്റെ e യുടെയും മൂല്യങ്ങളാണ്:
മണ്ണിന്റെ ഈർപ്പം
മണ്ണിലെ ജലത്തിന്റെ തരംകൾ
മണ്ണിലെ വെള്ളം ഘനകണങ്ങൾക്കിടയിലെ രന്ധ്രങ്ങളിലുള്ള വെള്ളമായ രന്ധ്രജലം, അതിനുശേഷം ഘനകണങ്ങളിലെ ആഡ്സോർബ് ചെയ്ത വെള്ളം എന്ന നിലയിലും ഘടനാത്മക വെള്ളം എന്ന നിലയിലും കാണപ്പെടുന്നു.
രന്ധ്രജലം സ്വതന്ത്രജലത്തിൽ നിന്നാണ് 구성되어ിരിക്കുന്നത്; ഇത് ഘനകണങ്ങൾക്കിടയിൽ നിലനിൽക്കുന്നു, അതിന്റെ ചലനം Darcy നിയമപ്രകാരം നടക്കുന്നു. തുടർന്ന് ഭൗമാകർഷണജലം, ഇത് ഗുരുത്വാകർഷണത്തിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ മുകളിൽ നിന്ന് താഴേക്കും എല്ലാ ദിശകളിലുമാണ് നീങ്ങുന്നത്, എന്നാൽ അതിന്റെ ചലനം Darcy നിയമപ്രകാരം അല്ല. ക്യാപിലറി ജലം ക്യാപിലറി ബലങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനത്തിൽ നീങ്ങുന്നു, കൂടാതെ ഉപരിതല പിണ്ഡജലം ഘനകണങ്ങളുടെ ഇടയിലുള്ള കോണുകളിൽ ഉപരിതല പിണ്ഡം മൂലം പിടിച്ചുനിൽക്കുന്നു; ഇതിനെ കോണീയ രന്ധ്രജലം എന്നും വിളിക്കുന്നു. ഈ മുഴുവൻ ജലം മണ്ണിനെ 110oC താപനിലയിൽ ഉണക്കി പൂർണ്ണമായും നീക്കം ചെയ്യാം.
ആഡ്സോർബ് ചെയ്ത വെള്ളം എന്നത് ഘനകണങ്ങളെ ചുറ്റിപ്പറ്റി അവയുമായി അണു ബലങ്ങൾകൊണ്ട് ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന വെള്ളമാണ്. ഇതാണ്所谓 ജലപടലം, അതിന്റെ കനം 6-80 µµ (1µµ=10-6 mm, milimikron). വലുതായ കണങ്ങളിലെ ആഡ്സോർബ് ചെയ്ത വെള്ളത്തിന്റെ സ്വാധീനം ചെറുതാണ്; എന്നിരുന്നാലും കണങ്ങൾ സൂക്ഷ്മമായതത്രയും അതിന്റെ സ്വാധീനം കൂടുതലാകും, കാരണം കണങ്ങളുടെ മൊത്തം ഉപരിതലം വർധിക്കുകയും അതോടെ മണ്ണിന്റെ യൂണിറ്റ് അളവിൽ ഘനകണങ്ങളോട് താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ആഡ്സോർബ് ചെയ്ത വെള്ളത്തിന്റെ അനുപാതം കൂടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ വെള്ളം 110oC-ൽ ഉണക്കുന്നതിലൂടെ ഭാഗികമായേ നീക്കം ചെയ്യാനാകൂ.
ഘടനാത്മക വെള്ളം എന്നത് മണ്ണിന്റെ ഘനകണങ്ങളിലെ ഖനിജങ്ങളുടെ സ്ഫടികങ്ങളുമായി രാസപരമായി സംയോജിതമായിരിക്കുന്ന വെള്ളമാണ്. ഈ വെള്ളം വളരെ കുറവാണ്, മണ്ണ് ഉണക്കി അത് നീക്കം ചെയ്യാനാവില്ല. അതിനാൽ ഈ വെള്ളം ഘനകണത്തിന്റെ അവിഭാജ്യ ഘടകമായി കണക്കാക്കാം.
മണ്ണിലെ ജലത്തിന്റെ അളവ്
നിർവചനപ്രകാരം, മണ്ണിലെ ജലാംശം അല്ലെങ്കിൽ മണ്ണിന്റെ ഈർപ്പം എന്നത് മണ്ണിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ജലത്തിന്റെ ഭാരവും അതിലെ ഘനഘടകങ്ങളുടെ ഭാരവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ്. മണ്ണിലെ ജലപ്രമാണം അനുസരിച്ച് മൂന്ന് സാഹചര്യങ്ങൾ വേർതിരിക്കുന്നു: പൂർണ്ണമായും ജലസന്തൃപ്തമായ മണ്ണ്, ഭാഗികമായി ജലസന്തൃപ്തമായ മണ്ണ്, പൂർണ്ണമായി വരണ്ട മണ്ണ്.
ജലം പൂർണ്ണമായി സാചുരേറ്റ് ചെയ്ത മണ്ണ്
n കൊണ്ട് മണ്ണിന്റെ പൊറോസിറ്റി, γs കൊണ്ട് എല്ലാ കണങ്ങളുടെയും അളവുഭാരം, γw കൊണ്ട് വെള്ളത്തിന്റെ അളവുഭാരം സൂചിപ്പിച്ചാൽ, സംതൃപ്തമായ മണ്ണിന്റെ ഈർപ്പം wZ താഴെയുള്ള സമവാക്യം വഴി പ്രകടിപ്പിക്കാം
മണ്ണ് ഭാഗികമായി വെള്ളംകൊണ്ട് സംതൃപ്തമാണ്
മണ്ണിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന വെള്ളത്തിന്റെ ഭാരം Ww എന്നായും, ഘനകണങ്ങളുടെയും അഥവാ മണ്ണിന്റെ വരണ്ട ഭാരത്തിന്റെയും ഭാരം Wd എന്നായും അടയാളപ്പെടുത്തുകയാണെങ്കിൽ, മണ്ണിന്റെ ഈർപ്പം w
w = Ww / Wd , അഥവാ മണ്ണിന്റെ വരണ്ട ഭാരത്തിന്റെ ശതമാനമായി: w = 100 _Ww / Wd.
ഈ സാഹചര്യത്തിൽ മണ്ണിന്റെ ഈർപ്പാവസ്ഥ വെറ്റ്നസ് ഡിഗ്രി Sr ആയി പ്രകടിപ്പിക്കാം; അത് മണ്ണിലെ യഥാർത്ഥ ജലഭാരവും, എല്ലാ രന്ദ്രങ്ങളും വെള്ളം കൊണ്ട് നിറഞ്ഞിരുന്നെങ്കിൽ അതേ മണ്ണിൽ ഉണ്ടായിരിക്കും എന്ന ജലഭാരവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ്, അഥവാ ജലസന്തൃപ്ത മണ്ണിന്റെ ജലഭാരത്തോടുള്ള അനുപാതം:
അത് പോലെ _γ_w = 1,00 Sr = w*γs / e.
ഈർപ്പനിലയ്ക്കുള്ള പരിധിമൂല്യങ്ങൾ ഇവയാണ്:
- പൂർണ്ണമായും വരണ്ട മണ്ണിനായി w = 0; Sr = 0
- മുഴുവനായി സംതൃപ്തമായ മണ്ണിനായി w = e/γs; Sr = e/γs * γs / e = 1,0.
Sl. 6. ജലത്തിൽ ഭാഗികമായി സംപൂരിതമായ മണ്ണ് സാമ്പിൾ
സന്തൃപ്തിയുടെ തോത് (ചിലപ്പോൾ സന്തൃപ്തി അല്ലെങ്കിൽ ഈർപ്പനില എന്നും വിളിക്കപ്പെടുന്നു) വെള്ളം നിറഞ്ഞ പൊറുകളുടെ അളവിനെ മൊത്തം പൊറുകളുടെ അളവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുന്ന അനുപാതമായും (ചിത്രം 6): പ്രകടമാക്കുന്നു:
Sr = V2 / V1
ഇവിടെ V2 വെള്ളം നിറഞ്ഞ രന്ദങ്ങളുടെ അളവാണ്, V1 വെള്ളം, വായു, വാതകങ്ങൾ എന്നിവ നിറഞ്ഞ രന്ദങ്ങളുടെ ആകെ അളവാണ്. w മണ്ണിന്റെ ഈർപ്പം ആണെങ്കിൽ, മണ്ണിന്റെ ഉണങ്ങിയ ഭാരമായ Wd-ന്റെ ശതമാനമായി, നമ്മൾക്കുണ്ട്
V2 * γW = w Wd, അതുകൊണ്ട് V2 = w Wd / γw.
മറ്റൊരു വശത്ത്, V1 = V – Vd, അതുപോലെ Vd * γs = Wd ആകുന്നതിനാൽ, അത്
Vd = Wd / γs ഉം V1 = V – Wd / γs ഉം.
അതനുസരിച്ച്, മണ്ണിന്റെ സംതൃപ്തി നില Sr ആയിരിക്കും
അഥവാ മണ്ണിന്റെ വരണ്ട ഭാരത്തിന്റെ ശതമാനമായി
മണ്ണ് പൂർണ്ണമായും വരണ്ടിരിക്കുന്നു
ഈ സാഹചര്യത്തിൽ w = 0. മുഴുവൻ രന്ധ്രജലം നീക്കം ചെയ്തിരിക്കുന്നു, എന്നാൽ ആഡ്സോർബ് ചെയ്ത ജലം ഭാഗികമായി മാത്രമാണ് നീക്കം ചെയ്തത്; അതായത് ജലപടലം ഇപ്പോഴും നിലവിലുണ്ട്, പക്ഷേ അതിന്റെ കനം കുറച്ചിരിക്കുന്നു.