71174 meteo7

'JF '

Rys. 3.12. Schemat tensjometru (wg Tadepalli i in., 1994, [w:] Grabowska-Olszewska, 1998)

Coraz częściej do pomiaru wilgotności gruntu stosuje się czujniki elektryczne. Obecnie powszechnie są stosowane reflektometryczne mierniki wilgotności, in-    tzw. metoda TDR (ang. Time Domain Reflectometry) (Oleszczuk, Brandyk, 2005; Sola-    morowska, 2006). Wykorzystuje się w nich zależność prędkości propagacji impulsu

ze elektromagnetycznego w glebie od jej wybranych właściwości fizycznych. Pomiar wilia- gotności objętościowej polega na umieszczeniu w glebie czujnika wykonanego z dwóch równoległych, nieizolowanych metalowych prętów. Czujnik ten jest połączony przewożą dem z generatorem impulsu napięcia elektrycznego - jednostką centralną przyrządu, się Wytwarza ona i analizuje napięcia wysyłanych i otrzymywanych sygnałów w zależności napięcia od czasu. Wyniki pomiaru oraz wartość obliczanej wilgotności objętościowej są mi. wyświetlane na monitorze ciekłokrystalicznym przyrządu. zl-

to-    -

jo-    3.5, Zmiany uwilgotnienia wraz z głębokością

.eh

>t>y    Uwilgotnienie gruntu charakteryzuje się znacznym zróżnicowaniem przestrzen

ie- nym i zmiennością czasową. Stan uwilgotnienia waha się od wartości odpowiadających ie- punktowi więdnięcia roślin do polowej pojemności wodnej lub w wypadku stanu saturacji - do stanu pełnej pojemności wodnej.

ia-    Uwilgotnienie gruntu jest wypadkową zasilania gruntu opadami i osadami atmosfe-

dl- rycznymi, parą wodną pochłanianą z przygruntowej warstwy powietrza, wodą polka chodzącą z kondensacji pary wodnej zawartej w powietrzu gruntowym, wodą z podsiąku >ka kapilarnego ze strefy saturacji i ewapotranspiracji, to jest parowania z gruntu i transpi-iiły racji roślin.

ta-    Wsiąkanie wody w grunt, podobnie jak jej opadanie na powierzchnię gruntu, także

odbywa się pod wpływem siły ciężkości. Opory napotkane przez wsiąkającą wodę są jed-

f

nak większe niż te, które napotykają krople opadu, spadając na ziemię. Wodzie wsiąkającej w grunt stawiają opór ziarna skały, koloidy glebowe oraz cząsteczki wody unieruchomione przez przyciąganie i przywieranie do cząsteczek stałych. Od rodzaju i ilości tych związanych molekularnie cząsteczek wody, to jest od wilgoci glebowej, zależą chwilowe warunki wsiąkania. Jeżeli wierzchnia warstwa gruntu - gleba jest sucha, wsiąkająca woda jest zużywana na zwilżenie gleby, pęcznienie koloidów, czyli na uzupełnianie wilgoci glebowej (głównie wody błonkowatej i kapilarnej) do stanu, w którym gleba może utrzymać maksymalną ilość wody kapilarnej bez jej przejścia w formę grawitacyjną (czyli do stanu maksymalnej pojemności wodnej MPW). Po osiągnięciu tego stanu rozpoczyna się proces przesiąkania (infiltracji) wody wolnej w głąb, które odbywa się w obecności powietrza w zasadzie pionowo.

Istotną rolę w przemieszczaniu się wody w gruncie odgrywa jego przewodność hydrauliczna. Jej miarą jest współczynnik przewodności hydraulicznej grantu K(6). Wielkość tego parametru zależy od oporów tarcia, na które napotyka infiltrująca woda, czyli od przewodności ośrodka skalnego. Opory, jakie musi pokonać przemieszczająca się w gruncie woda, zależą od wzajemnego przyciągania cząsteczek wody (lepkość wody) oraz od wiązania wody na ściankach kapiiar cząstek gruntu. Siły tarcia, wyrażone współczynnikiem przewodności hydraulicznej gruntu K, są tym większe, im większa jest powierzchnia kontaktu (na jednostkę masy wody) między wodą a fazą stałą. Powierzchnia ta zależy z kolei od struktury gruntu (kształtu geometrycznego ziaren) oraz jego uwilgotnienia. Współczynnik krośnie wraz ze wzrostem wilgotności, osiągając wartość maksymalną w stanie saturacji, czyli maksymalnego nasycenia gruntu wodą (rys. 3.13). Maksymalna wartość współczynnika K odpowiada współczynnikowi filtracji.

W wypadku trudności w eksperymentalnym określeniu funkcji K(6) istnieje możliwość oszacowania wartości współczynnika przewodności hydraulicznej gruntu na pod-

K (cm/s)

Rys. 3.13. Zmiany współczynnika przewodności hydraulicznej gruntu (fć(0)) wraz ze wzrostem wilgotności

gruntu (K) (Kowalik, 1073)

J_    1 .    _I_I_L

0,5    0A 0,3    0,2    0,1    0 /<(6)

6®