जल वाष्प संचलन
यह तब होता है जब मिट्टी के छिद्र (soil pores) पूरी तरह से पानी से भर जाते हैं।
यह पानी – 33 kPa से अधिक पानी की क्षमता पर चलता है। संतृप्त प्रवाह गुरुत्वाकर्षण के खिंचाव (gravity’s pull) के कारण होने वाला जल प्रवाह है।
यह अंतःस्रवण से शुरू होता है, जो बारिश या सिंचाई का पानी मिट्टी की सतह (soil surface) पर होने पर मिट्टी में पानी का प्रवेश (water movement into soil) है।
जब मिट्टी का प्रोफाइल (soil profile) गीला हो जाता है, तो गीली मिट्टी (wetted soil) के माध्यम से अधिक पानी के बहने की गति को अंतःस्राव कहा जाता है।
हाइड्रोलिक चालकता को गणितीय रूप से इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
$V = kf$
जहाँ,
$V$ = प्रति इकाई समय में ले जाया गया पानी की कुल मात्रा
$f$ = पानी खींचने का बल
$k$ = मिट्टी की हाइड्रोलिक चालकता (Hydraulic conductivity of soil)
पानी की आवाजाही को प्रभावित करने वाले कारक:
मिट्टी के माध्यम से ऊर्ध्वाधर जल प्रवाह दर डार्सी के नियम (Darcy’s law) द्वारा दी गई है। यह नियम बताता है कि एक झरझरा माध्यम के माध्यम से तरल के प्रवाह या प्रवाह की दर तरल के प्रवाह की दिशा में हाइड्रोलिक ढाल के आनुपातिक है।
$QW = - k (dw) At / Ds$
जहाँ,
$QW$ = पानी की मात्रा (Quantity of water - $\text{cm}^{-1}$)
$k$ = दर स्थिरीकृतीकृतांक (rate constant - $\text{cm/s}$)
$dw$ = पानी की ऊंचाई (सिर) (Water height / head - cm)
$A$ = मिट्टी का क्षेत्र (Soil area - $\text{cm}^2$)
$t$ = समय
$ds$ = मिट्टी की गहराई (Soil depth - cm)
यह -1/3 बार (- 1/3 bar) से न्यून पानी की क्षमता के साथ पानी का प्रवाह है।
पानी न्यून क्षमता वाले क्षेत्र की ओर (toward the region of lower potential - अधिक "खींचने" बल की ओर / towards the greater "pulling" force) जाएगा।
एक समान मिट्टी (uniform soil) में इसका मतलब है कि पानी गीले से सूखे क्षेत्रों में जाता है।
पानी की गति किसी भी दिशा में हो सकती है। प्रवाह की दर अधिक होती है क्योंकि जल विभव प्रवणता (water potential gradient - गीले और सूखे के बीच क्षमता में अंतर / difference in potential between wet and dry) बढ़ता है और क्योंकि पानी से भरे छिद्रों का आकृति भी बढ़ता है।
इस गति के लिए जिम्मेदार दो बल पानी (आसंजन / adhesion) और केशिका के लिए मिट्टी के ठोस (soil solids) का आकर्षण हैं।
क्षेत्र की स्थितियों के तहत यह गति तब होती है जब मिट्टी के मैक्रोपोर (macropores - गैर-केशिका / non-capillary) छिद्र हवा से भर जाते हैं और सूक्ष्म छिद्र (micropores - केशिका / capillary) छिद्र पानी और आंशिक रूप से हवा से भर जाते हैं।
असंतृप्त प्रवाह को प्रभावित करने वाले कारक (Factors Affecting the Unsaturated Flow):
असंतृप्त प्रवाह भी संतृप्त प्रवाह के समान प्रभावित होता है। मिट्टी में नमी की मात्रा (Amount of moisture in the soil) असंतृप्त प्रवाह को प्रभावित करती है। नम मिट्टी में पानी का प्रतिशत जितना अधिक होगा, सक्शन ग्रेडिएंट उतना ही अधिक होगा और वितरण उतना ही तेज होगा।
मिट्टी से जल वाष्प की गति दो तरह से होती है:
प्रसार तंत्र के माध्यम से जल वाष्प की गति वाष्प दबाव ढाल (vapour pressure gradient - चलती बल / moving force) के आधार पर एक क्षेत्र से दूसरे मिट्टी क्षेत्र (other soil area) में होती है।
यह ढाल केवल दो बिंदुओं के एक इकाई दूरी के वाष्प दबाव में अंतर है। यह अंतर जितना अधिक होगा, प्रसार (diffusion) उतना ही अधिक तेज होगा और इकाई अवधि के दौरान जल वाष्प का स्थानांतरण उतना ही अधिक होगा।
जल वाष्प संचलन
जल वाष्प की गति को प्रभावित करने वाली मिट्टी की स्थितियां (Soil conditions affecting water vapour movement):
मुख्य रूप से दो मिट्टी की स्थितियां (two soil conditions) हैं जो जल वाष्प की गति को प्रभावित करती हैं, अर्थात् नमी शासन और थर्मल व्यवस्था।
इनके अलावा, मिट्टी की नमी और थर्मल शासन (moisture and thermal regimes of the soil) को प्रभावित करने वाले विभिन्न अन्य कारक जैसे कि कार्बनिक पदार्थ, मृदा रंग आवरण, मिट्टी का रंग (soil colour) आदि भी जल वाष्प की गति को प्रभावित करते हैं।
यह गति उच्च वाष्प दबाव वाली नम मिट्टी (moist soil) से सूखी मिट्टी (dry soil - न्यून वाष्प दबाव / low vapour pressure) तक होती है। इसी तरह गर्म मिट्टी के क्षेत्रों (warmer soil regions) से ठंडे मिट्टी के क्षेत्र (cooler soil region) में आवाजाही होती है।
सूखी मिट्टी (dry soils) में कुछ पानी की गति वाष्प रूप में होती है और इस तरह के वाष्प आंदोलन के सूखा प्रतिरोधी पौधों को पानी की आपूर्ति करने में कुछ व्यावहारिक प्रभाव होते हैं।
अंतःस्रवण का अर्थ मिट्टी की सतह में पानी का नीचे की ओर प्रवेश या संचलन है।
अंतःस्रवण को प्रभावित करने वाले कारक:
मिट्टी के एक स्तंभ (column of soil) के माध्यम से पानी की गति को अंतःस्राव कहा जाता है। यह दो कारणों से महत्वपूर्ण है।
यह मिट्टी के भीतर पानी की आवाजाही की सापेक्ष आसानी (relative ease of movement of water with in the soil) को इंगित करता है। वे विशेषताएं जो यह निर्धारित करती हैं कि हवा और पानी मिट्टी के माध्यम से कितनी तेजी से चलते हैं, उन्हें पारगम्यता के रूप में जाना जाता है।
हाइड्रोलिक चालकता शब्द का भी उपयोग किया जाता है जो उस तत्परता को संदर्भित करता है जिसके साथ एक मिट्टी इसके माध्यम से तरल पदार्थ संचारित करती है।
उन अवधियों की आवृत्ति और अवधि जब मिट्टी पानी के साथ संतृप्ति से मुक्त होती है। यह मिट्टी-सह-जल संबंध (soil cum water relationship) और पौधों को पोषक तत्वों की आपूर्ति को नियंत्रित करता है।
जल निकासी वर्ग:
मिट्टी को गीला करने (wetting of soil) के दौरान विभिन्न तनावों पर नमी की मात्रा सूखने के दौरान समान तनाव पर नमी की मात्रा से भिन्न होती है। इस प्रभाव को हिस्टैरिसीस कहा जाता है।
यह केशिका और गैर-केशिका छिद्रों की उपस्थिति के कारण होता है। नमी की मात्रा हमेशा सोखने के दौरान न्यून और विलवणीकरण के दौरान उच्च होती है।
हिस्टैरिसीस घटना सिकुड़ने और सूजने के परिणामस्वरूप मिट्टी के खनिजों (soil minerals) में मौजूद है। सिकुड़न और सूजन एक सूक्ष्म आधार के साथ-साथ समग्र थोक घनत्व के आधार पर छिद्र के आकृति को प्रभावित करती है।
इसलिए, हिस्टैरिसीस घटना मिट्टी के छिद्रों के आकृति और स्वरूप (shape and size of soil pores) और एक-दूसरे के छिद्र विन्यास, मिट्टी के कोलाइड्स की प्रकृति (nature of soil colloids), मिट्टी के थोक घनत्व (bulk density of soil) और फंसी हुई हवा जैसे कारकों के कारण होती है।
हिस्टैरिसीस को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक मिट्टी को फिर से गीला करने की स्थिति के तहत मिट्टी में हवा का फंसना है। यह कुछ छिद्रों को बंद कर देता है और दूसरों के बीच प्रभावी संपर्क को रोकता है।
मृदा जल (soil water) से संबंधित दो सामान्य प्रकार के मापन सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं:
सक्शन विधि या संतुलन तनाव विधि:
क्षेत्र टेंशियोमीटर उस तनाव को मापते हैं जिसके साथ पानी मिट्टी में (in the soils) रखा जाता है। वे सिंचाई की आवश्यकता का निर्धारण करने में उपयोग किए जाते हैं।
टेंशियोमीटर एक ग्लास ट्यूब से जुड़ा एक झरझरा कप है, जो एक पारा मोनोमीटर से जुड़ा है। ट्यूब और कप पानी से भरे होते हैं और कप मिट्टी में डाला जाता है। जब तक संतुलन स्थापित नहीं हो जाता, पानी झरझरा कप के माध्यम से मिट्टी में बहता है।
मोनोमीटर में ये तनाव रीडिंग, सेमी या वायुमंडल के संदर्भ में व्यक्त की जाती हैं, मिट्टी के तनाव या सक्शन (tension or suction of the soil) को मापती हैं।
यदि मिट्टी सूखी है, तो पानी झरझरा कप के माध्यम से चलता है, जिससे नकारात्मक तनाव स्थापित होता है (या अधिक चूषण होता है / or greater is the suction)।
टेंशियोमीटर महीन बनावट वाली मिट्टी (fine textured soils) की तुलना में रेतीली मिट्टी में अधिक उपयोगी होते हैं। एक बार टेंशियोमीटर में हवा फंस जाने के बाद, रीडिंग की विमृदा घोलीयता संदिग्ध होती है।
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