نفوذ آب به داخل خاک را نفوذ گویند. نفوذ از یک نقطه به نقطه دیگر بسیار متغیر است، زیرا سرعت نفوذ آب در خاک بستگی به خصوصیات فیزیکی و شیمیائی خاک دارد. یکی از خصوصیات فیزیکی خاک، نفوذ آب به داخل خاک می‌باشد. نفوذ بر حسب تعریف عبارتست از وارد شدن آب از سطح زمین به داخل خاک. نفوذ یکی از مهم‌ترین پارامترهای خاک است. شرایط فیزیکی خاک مانند ساختمان خاک، بافت خاک، رطوبت اولیه خاک و شرایط فیزیولوژیک خاک مانند خلل و فرج ایجاد شده توسط کرمها و... و همچنین کیفیت آب خاک و دمای آب در نفوذ آب در خاک تأثیر دارند.

بخشی از نزولات جوی بعد از رسیدن به سطح زمین به داخل خاک نفوذ می‌کند و این پدیده فقط شامل وارد شدن آب به داخل خاک است. این آب ممکن است در داخل زمین نیز به حرکت عمقی خود ادامه دهد تا سرانجام وارد لایه‌های آبدار زیر زمینی شده وجزء منابع آب زیرزمینی به حساب آید یا آن که صرف مرطوب کردن خاک شده و دوباره در اثر تبخیر و تعرق به هوا برگردد.

نفوذ آب در خاک از دو جهت مورد بررسی قرار می‌گیرد، یکی شدت نفوذ ودیگری مقدار نفوذ تجمعی.

شدت یا سرعت نفوذ به ارتفاع آبی گفته می‌شود که اگر در روی زمین وجود می‌داشت می‌توانست در واحد زمان در زمین نفوذ کند. آب فقط در زمانی در سطح زمین انباشته یا جاری می‌شود که شدت بارندگی از سرعت نفوذ آب در خاک بیشتر باشد.

مثال حل شده:

تصور کنید که تکامل زمانی از ظرفیت نفوذ برای یک خاک معین توسط معادله هورتون اداره می شود (توجه داشته باشید که این معادله یک منبع آب نامتناهی را در سطح فرض می کند، یعنی شرایط اشباع را در سطح خاک فرض می کند).

برای این خاک، ظرفیت نفوذ بدون علامت یا تعادل نهایی f_c = 1.25 cm/h است. و ظرفیت نفوذ اولیه f_o = 8 cm/h است. میزان فروپاشی پارامتر ظرفیت نفوذ  k = 3 h^-1 است. برای شرح حال بارش در زیر جدول بندی شده، یک تجزیه و تحلیل نفوذ کامل، از جمله ارزیابی نفوذ تجمعی و میزان تولید بیش از حد بارش، s + v را انجام دهید.

محاسبه حجم بارش انباشته شده به عنوان تابعی از زمان. حجم افزایشی در هر بازه زمانی 10 دقیقه است:

DP = i Dt

محاسبه ظرفیت نفوذ با استفاده از معادله هورتون برای شرایط تامین آب نامحدود در سطح با استفاده از معادله 1 (جدول 1 - ستون 2).

با استفاده از معادله زیر 2 (جدول 1 - ستون 3) ، نفوذ انباشته شده را که در شرایط تأمین آب نامحدود در سطح رخ می دهد، محاسبه کنید.

ظرفیت نفوذ را با شدت بارش مقایسه کنید (شکل 1). مشاهده کنید که در طول 20 دقیقه اول طوفان باران، ظرفیت نفوذ از شدت بارش بیشتر است. بنابراین، در این دوره، همه بارش ها نفوذ می کنند. میزان نفوذ واقعی (جدول 2 - ستون 5) است.

از آنجا که سرعت نفوذ واقعی کمتر از ظرفیت نفوذ در طول 20 دقیقه اول است، ظرفیت نفوذ واقعی آنطور که در معادله هورتون پیش بینی شده  فروپاشی نمی کند. این امر به این دلیل است که همانطور که در بالا نیز اشاره شد، معادله هورتون فرض می کند که میزان عرضه از ابتدای نفوذ از ظرفیت نفوذ تجاوز می کند. بنابراین، ما باید ظرفیت نفوذ واقعی را در دقیقه t = 20 تعیین کنیم. برای انجام این کار، ابتدا با حل معادله زیر، زمان t_p را تعیین کنید:

و سپس  (f_p(t_p) را به شرح زیر ارزیابی کنید. در سمت چپ معادله 4، میزان انباشت نفوذ واقعی نشان داده شده است، در حالی که سمت راست معادله 4 میزان نفوذی را نشان می دهد که اگر نرخ واقعی نفوذ در آن برابر بوده باشد، اگر میزان واقعی نفوذ در آن برابر بوده باشد.

در زمان t = 20 دقیقه حجم واقعی انباشت انباشته شده است:

F(t = 20 min) = (1.5 + 3.0) cm/h (10 min/60 min/h) = 0.75 cm. جایگزین کردن این مقدار برای (F(t در معادله 4 و حل برای t_p به دست آمده: t_p = 0.107 h = 6.41 min. سرانجام ، ظرفیت نفوذ واقعی در 20 دقیقه با استفاده از معادله 1 به صورت  f_p(t_p) = 6.15 cm/h = f_op بدست می آید. روش دیگر، استفاده از معادلات 1 و 2 برای از بین بردن زمان و بیان نفوذ تجمعی به عنوان تابعی از ظرفیت نفوذ، معادله زیر را بدست می آورد.

میزان بارندگی در 20 دقیقه i = 8 cm/h از ظرفیت نفوذ مربوطه f_op = 6.15 cm/h فراتر می رود. بنابراین، میزان نفوذ واقعی برابر است با ظرفیت نفوذ، و فروپاشی ظرفیت نفوذ از معادله هورتون با ظرفیت نفوذ اولیه برابر با f_op و شروع در زمان t_* = 20 دقیقه (جدول 1 - ستون 5 و جدول 2 ستون 3) پیروی می کند. یعنی (به شکل 2 و شکل 3 مراجعه کنید)،

از آنجا که میزان بارش بیش از ظرفیت نفوذ است، بارش بیش از حد برای رواناب و ذخیره سازی کاهشی،  s + v وجود دارد (جدول 2 - ستون 6).

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح