الباب الخامس الترشح Infiltration

الترشح Infiltration

معنى الترشح أو التسرب: هو حركة المياه في الاتجاه الرأسي من سطح الأرض الى داخلها. Infiltration rate (Ir) معدل الترشح: ** هو خاصية التربة التي تحدد المعدل الذي يمكن للمياه أن تنفذ به داخل التربة، وأبعاده هي أبعاد سرعة.(مم/ساعة أو بوصة/ساعة). ** معدل الترشح يكون كبيرا عادة عند بداية الأمطار أو الري عنه بعد عدة ساعات ويتأثر بخصائص التربة وأيضا بالتغير في رطوبة التربة. ** معدلات الترشح تكون عادة أقل في التربة ذات القوام السميك عنه في التربة ذات القوام المفكك.

Infiltration velocity سرعة الترشح: هو المعدل الحقيقي الذي تدخل به المياه التربة. Infiltration capacity (Ic) سعة الترشح: هي أقصى معدل ترشح يمكن لتربة معينة أن تستقبله في ظروف معينة ولها نفس وحدات الترشح. *** يكون معدل الترشح مساويا لسعة الترشح عندما يكون معدل هطول الأمطار أكبر من سعة الترشح للتربة أو عندما يتم اعطاء المياه للتربة بمعدلات تساوي أو تزيد عن سعة الترشح للتربة.

سعة الترشح Infiltration capacity (Icسعة الترشح:( تعتمد سعة الترشح على: 1- طبيعة التربة نفسها. 2- التركيب الجيولوجي للتربة. 3- محتوى رطوبة التربة. ** سعة الترشح في التربة الرملية الخفيفة أكبر بكثير من سعة الترشح في التربة الطينية الثقيلة.

العوامل التي تؤثر على معدل وسعة الترشح للتربة Thickness of saturation layer1- سمك الطبقة المشبعة من التربة: معدل الترشح يتناسب تناسبا عسكيا مع سمك الطبقة القريبة من سطح الأرض التي تكون مسامها مشبعة بالمياه. Soil moisture 2- رطوبة التربة: عندما تكون التربة رطبة تتعجن المواد الغروية حال وجودها في التربة مما يعمل على خفض سعة الترشح للتربة خلال الفترة الأولى من بدأ الهطول.

3- انضغاط التربة بسبب الهطول: Compaction of soil due to rain انخفاض التربة اثناء هطول الأمطار و ذلك في التربة ذات الحبيبات الرقيقة أو ذات النسيج الرقيق هو أحد الأسباب الرئيسية التي تسبب انخفاض سعة الترشح بسرعة خلال الفترة الأولى لسقوط الأمطار. 4- تجمع الحبيبات الدقيقة في المسام: Accumulation of fine particle in voids التربة الجافة جدا تحتوي على حبيبات دقيقة وصغيرة جدا ومع بداية عملية الترشح تحملها مياه الأمطار اثناء اختراقها للتربة حيث تتجمع في مسام التربة مما يؤدي الى انخفاض سعة الترشح بعد فترة ما من بداية الهطول. 5- انضغاط التربة نتيجة الحركة فوقها: Compaction of soil due to movement above surface. حركة مرور السيارات والانسان والآلات الزراعية على سطح التربة يعمل على انضغاط سطحها ويتحول تدريجيا الى سطح غير مسامي أو غير منفذ للمياه.

6- الأشكال البنائية المنفذة للتربة: Pervious macrostructure of soil تعمل الحشرات والحيوانات الحافرة وكذلك تحلل بقايا جذور النباتات وعمليات الحراثة والفلاحة على خلق أشكال بنائية كبيرة تكون منفذة . الا أن سعة الترشح الناتجة من تأثير هذه الأشكال البنائية الكبرى سرعان ما تنخفض بسبب انضغاط التربة نتيجة طاقة تصادم حبيبات المطر كما أن الشكل البنائي قد يتغير بسبب غسيل المطر للمواد القابلة للذوبان. Vegetation Cover 7- الغطاء النباتي: وجود غطاء نباتي كثيف مثل الغابات أو الحشائش فوق سطح التربة يعمل على حماية سطح التربة من الانضغاط الذي تسببه الأمطار للتربة بالاضافة الى تزويد التربة بالمواد العضوية المتحللة التي تعمل على زيادة نشاط الحيوانات الحافرة والحشرات داخل التربة مما يعمل على زيادة معدل الترشح للتربة.

9- الهواءالمحبوس في مسام التربة: Holed air in voids of the soil: Temperature 8- درجة الحرارة : زيادة درجة الحرارة يعمل على انخفاض درجة اللزوجة للمياه المتسربة خلال مسام التربة مما يعمل على زيادة معدل الترشح خلال فصلي الصيف وبداية فصل الخريف عنه في فصل الشتاء وبداية فصل الربيع. 9- الهواءالمحبوس في مسام التربة: Holed air in voids of the soil: عند هطول الأمطار بمعدلات منتظمة فوق مساحات كبيرة من الأرض فان المياه المترشحة تعمل على احتباس الهواء المتواجد في مسام التربة وقتيا ويتضاغط الى أسفل تحت تأثير تقدم جبهة المياه وحركتها خصوصا في المناطق المستوية السطح مما يعمل على انخفاض معدل الرشح في التربة.

قياس معدل الترشح 1- يتم تقدير معدلات الترشح بأجهزة خاصة متنوعة. 2- جميع الأجهزة تشترك في طريقة اضافة المياه الى سطح التربة حيث يتم اضافتها صناعيا فوق مساحة صغيرة من سطح الأرض. 3- يتم تعيين معدل الترشح مباشرة وذلك بقياس معدل اضافة المياه الى المرشح بعد الحفاظ على عمق ثابت للمياه داخله (حوالي 6مم).

جهاز أسطوانة الرشح المزدوجة 1- يعتبر أكثر الأجهزة انتشارا. 2- يتكون من اسطوانتين توضع واحدة داخل الأخرى ومتحدة معها في المركز والأسطوانة الخارجية أكبر من الداخلية بمسافة كافية. 3- أقطارها من 23-92 سم وارتفاعها حوالي 38 سم. 4- مصنوعة من الزنك أو الحديد المجلفن. 5- يتم غرس الأسطوانتين بحيث تختفي الحافة السفلى لكل منهما تحت سطح الأرض بعمق صغير لا يزيد عن عدة بوصات (حوالي 15 سم). 6- الأسطوانة الداخلية يتوسطها قاع مثقب ومثبت عليه مؤشران أحدهما مرتفع عن الآخر لقياس عمق المياه داخل الأسطوانة.

7- يجب أن يكون جدار الأسطوانات رفيعا وحادا وذلك لامكان دخولها في التربة بأقل تشويه للتربة وأقل جهد. 8- في بداية اجراء التجربة يتم اضافة كمية من المياه بين الأسطوانتين الخارجية والداخلية وذلك لمنع دخول المياه للتربة في اتجاه قطري أو أفقي حيث يؤدي السريان الأفقي أو القطري الى حدوث تغيير ملحوظ في تقدير معدلات الرشح. 9- يجب أن تكون مناسيب المياه في الأسطوانتين الداخلية والخارجية متساوية تقريبا. 10- بعد ذلك يتم ملئ الأسطوانة الداخلية وقياس الزمن الذي ينخفض فيه الماء بين المؤشر الأعلى والمنخفض. 11- يتكرر العمل الى أن تثبت قيمة سعة الترشح.

قياس معدل الرشح في الموقع 1- للحصول على عينة مماثلة لخصائص الموقع يجب اجراء حوالي خمسة تجارب على الأقل. 2- من الأفضل أن تكون الأسطوانات الخمسة بأقطار مختلفة نوعا ما حتى يسهل حملها وتداولها وذلك بتداخلها في بعضها. 3- اذا تطلب الأمر المقارنة بين نتائج الترشح في مواقع مختلفة يجب أن يكون عمق الماء واحدا في جميع الأسطوانات الموجودة في المواقع المختلفة. 4- يجب وضع الأسطوانات بدقة وحيطة في مساحة مماثلة للمنطقة المطلوب تقييمها. 5- يجب اختبار قطاع التربة وقياس درجة رطوبتها وحالة سطحها ومعرفة ملاحظات عن الغطاء النباتي.

Infiltration Capacity Curve توقيع منحنى سعة الترشح Infiltration Capacity Curve منحنى سعة الترشح: عبارة عن توضيح بياني لكيفية تغير سعة الترشح مع الزمن خلال وبعد اضافة المياه للتربة سواء بالأمطار أو بالري. ** سعة الترشح تكون عادة عالية جدا مع بداية العاصفة المطرية التي تحدث بعد فترة جفاف طويلة. ** بعد فترة معينة حوالي من ساعة الى 3 ساعات تتجه سعة الترشح الى أن تصبح ثابتة. ** معادلة التغير في سعة الترشح: Horton:هو عالم عبر رياضيا عن التغير في سعة الترشح بالمعادلة: f = fc + (fo - fc)e-kt

Infiltration Capacity Curve توقيع منحنى سعة الترشح Infiltration Capacity Curve time (t) ft=fc+(f0-fc)e -kt fo f infiltration when i≥ f fa=f i< f fa=i fc f من بداية اعطاء المياه للتربة: t سعة الترشح بعد زمن fo: to قيمة سعة الترشح بعد زمن fc: سعة الترشح الثابتة

معادلة سعة الترشح Log10(f – fc) = Log10 (fo - fc)e-kt معادلة سعة الترشح يمكن كتابتها في الصورة التالية: Log10(f – fc) = Log10 (fo - fc)e-kt = Log10 (fo – fc) - ktLog10 e t= (-1/kLog10 e)[Log10(f – fc) - Log10 (fo - fc)] = (-1/kLog10 e)Log10(f – fc) +(-1/kLog10 e)Log10(fo - fc)

x=log (f-fc) Y= mx + c t m=(-1/kloge) هذه معادلة خط مستقيم في الصورة: Y = t X = log (f – fc) m= (-1/klog10e) c=(-1/klog10e)log10 (f0 – fc) x=log (f-fc) m=(-1/kloge) t

Thank you

Quiz 1- اشرح العوامل التي تؤثر على معدل وسعة الترشح للتربة. 2- اشرح الأسباب التي تؤدي الى انزال أسطوانة خارجية تحيط بأخرى داخلية ومتحدة معها في المركز في جهاز قياس معدل الرشح بجهاز أسطوانة الرشح المزدوج. 3- عرف كل من: أ- معدل الترشح. ب- سعة الترشح.

Quiz 1- اكتب معادلة هورتون لحساب معدل الرشح في التربة. 2- اشرح كيفية تعيين معاملات معادلة هورتون المختلفة موضحا الفرق بين كل من معدل الرشح وسعة الترشح للتربة. 3- ما هي الأسباب التي قد تؤدي الى انخفاض طاقة الرشح للتربة بسرعة خلال الفترات الأولى لسقوط الأمطار؟