토양의 공극 공간

토양의 모공 공간은 토양의 액체 및 가스상, 즉 유기 화합물뿐만 아니라 크기가 다양한 미네랄을 주로 포함하는 고체상 이외의 모든 것을 포함한다.

다공성을 더 잘 이해하기 위해 일련의 방정식이 토양의 세 단계 사이의 양적 상호작용을 표현하는데 사용되었다.

마크로포어나 골절은 많은 토양에서 침투율뿐만 아니라 우선적인 유량 패턴, 유압 전도도 및 증발에 중요한 역할을 한다. 균열은 가스 교환에도 큰 영향을 미쳐 토양 내 호흡에도 영향을 미친다. 따라서 균열 모델링은 이러한 공정이 어떻게 작용하고 압축과 같은 토양 균열의 변화가 이러한 공정에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 이해하는 데 도움이 된다.

토양의 모공 공간은 식물(휘지권)과 미생물의 서식지를 포함할 수 있다.

배경

벌크 밀도

$\rho ={\frac {M_{s}}{V_{t}}}}$

토양의 대량 밀도는 토양의 광물과 응축 정도에 크게 좌우된다. 석영 밀도는 약 2.65 g/cm이지만³ 토양의 대량 밀도는 그 밀도의 절반 이하일 수 있다.

대부분의 토양은 1.0~1.6g/cm의³ 부피 밀도를 가지지만 유기 토양과 일부 부서질 수 있는 점토는 1g/cm³ 미만의 부피 밀도를 가질 수 있다.

코어 표본은 원하는 깊이와 토양 지평선에서 금속 코어를 지구로 운전하여 채취한다. 그리고 나서 견본들은 오븐에서 건조되고 무게가 나간다.

부피 밀도 = (오븐 건조 토양의 질량)/부피

토양의 대량 밀도는 같은 토양의 다공성과 반비례한다. 토양의 공극 공간이 많을수록 대량 밀도 값이 낮아진다.

투과성

$f={\frac {V_{f}}{V_{t}}}$ = $f={\frac {V_{f}}{V_{t}}}$ $f={\frac {V_{f}}{V_{t}}}$ $f={\frac {V_{f}}{V_{t}}}$ ${\$ f $={\frac {V_{f}}{V_{t}}}$ 또는 $f={\frac {V_{f}}{V_{t}}}$ $f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}$ = V $f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}$ + $f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}$ $f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}$ $f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}$ + $f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}$ $f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}$ + $f={\frac {V_{a}+V_{w}}{V_{s}+V_{a}+V_{w}}}$ w ${\$ f $={\frac {V_{a}+V_{w}}}{V}}}}}{a}+V_{w}}}}}}}}{$ w}}}}}{w}}}{w}}}}{w}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

다공성은 토양의 총공공공간의 척도다. 이것은 부피 또는 백분율로 측정된다. 토양의 다공성의 양은 토양을 구성하는 광물과 토양의 구조 내에서 발생하는 분류의 양에 따라 달라진다. 예를 들어, 모래 흙은 실트가 모래 입자 사이의 틈을 메울 것이기 때문에 실티 모래보다 더 큰 다공성을 가질 것이다.

모공 공간 관계

유압전도도

수력전도율(K)은 물이 모공공간을 통해 쉽게 이동할 수 있는 것을 설명하는 토양의 특성이다. 재료의 투과성(포자, 압축성)과 포화도에 따라 달라진다. 포화유압전도도 K는_sat 포화매체를 통한 물의 움직임을 설명한다. 유압 전도성이 어떤 상태에서도 측정할 수 있는 능력이 있는 경우. 그것은 수많은 종류의 장비로 추정할 수 있다. 유압 전도도를 계산하기 위해 다아시의 법칙을 사용한다. 법의 조작은 토양 포화와 사용되는 도구에 달려 있다.

침투

침투는 지표면의 물이 흙으로 들어가는 과정이다. 물은 중력과 모세관 작용의 힘에 의해 모공을 통해 토양으로 들어간다. 가장 큰 균열과 모공은 초기 물의 홍수를 위한 훌륭한 저수지를 제공한다. 이것은 빠른 침투를 가능하게 한다. 작은 모공이 채워지고 중력뿐만 아니라 모세관 힘에 의존하는 데 더 오랜 시간이 걸린다. 모공이 작을수록 토양 포화도가 높아지면서 침투 속도가 느려진다{{dn date=2020년 2월).

모공형식

공극은 단순히 토양의 단단한 구조에서 공허한 것이 아니다. 다양한 모공 크기 범주는 특성이 다르고, 종류별 수와 빈도에 따라 토양에 다른 속성을 부여한다. 일반적으로 사용되는 모공 크기의 분류는 Brewer(1964)이다.^[1]^[2]^[3]

매크로포어

모세혈관 힘으로는 너무 큰 모공. 방해받지 않는 한, 이러한 모공에서 물이 빠지고, 그것들은 일반적으로 현장 용량으로 공기 주입된다. 마크로포어는 균열, 소아과와 골재의 분열, 식물 뿌리와 동물학 탐사에 의해 발생할 수 있다.^[3] 사이즈 > 75 μm.^[4]

메소포레

현장 용량에서 물로 채워진 가장 큰 모공. 식물에 유용한 물을 저장하는 능력 때문에 모공 저장이라고도 한다. 그들은 모세관 힘이 너무 커서 물이 식물에 제한되지 않는다. 메소포어의 성질은 농업과 관개에 미치는 영향 때문에 토양 과학자들에 의해 매우 연구되고 있다.^[3] 사이즈 30-75 μm.^[4]

마이크로포어

이들은 "이 모공 속 물이 움직이지 않는 것으로 간주될 정도로 충분히 작지만 식물 추출에 이용 가능한 포자"^[3]이다. 이러한 모공 속에서는 물의 움직임이 거의 없기 때문에 용액운동은 주로 확산 과정에 의한 것이다. 사이즈 5~30μm.^[4]

울트라미크로포레

이 모공은 미생물에 의한 거주에 적합하다. 이들의 분포는 토양 질감과 토양 유기 물질에 의해 결정되며 0.1~5μm 크기의 농축액에^[5]^[3] 의해 크게 영향을 받지 않는다.^[4]

크립토포레

대부분의 미생물이 침투하기에는 너무 작은 모공. 따라서 이러한 모공 속 유기물은 미생물 분해로부터 보호된다. 그들은 토양이 매우 건조하지 않는 한 물로 채워지지만, 이 물은 거의 식물이 사용할 수 없고, 물의 움직임도 매우 느리다.^[5]^[3] 크기 <0.1 μm.^[4]

모델링 방법

기본적인 균열 모델링은 균열 크기, 분포, 연속성 및 깊이의 단순한 관찰과 측정에 의해 수년간 수행되어 왔다. 이러한 관찰은 표면 관찰이거나 구덩이에서 종단에 대해 수행되었다. 종이 위의 균열 패턴의 손 추적과 측정은 현대 기술의 진보 이전에 사용된 한 가지 방법이었다. 또 다른 필드 방법은 끈과 반원형의 철사를 사용하는 것이었다.^[6] 반원형은 끈줄의 옆면을 번갈아 가며 움직였다. 반원 내의 균열은 자를 사용하여 폭, 길이, 깊이를 측정하였다. 균열 분포는 부폰의 바늘 원리를 이용하여 계산하였다.

디스크 투과계

이 방법은 균열 크기가 다양한 수전위를 갖는다는 사실에 의존한다. 토양 표면의 수전위 0에서는 모든 모공이 물로 채워지는 포화 유압 전도성의 추정치가 생성된다. 전위가 점차 감소함에 따라 큰 균열은 배수된다. 음전위 범위에서 유압 전도도에서 측정함으로써 모공 크기 분포를 결정할 수 있다. 이것은 균열의 물리적 모델은 아니지만, 토양 내 모공 크기에 대한 지표를 준다.

호간과 영 모델

호간과 영(2000년)은 컴퓨터 모델을 제작해 표면 균열 형성을 2차원적으로 예측했다. 한번 균열이 서로 일정한 거리 내에 들어오면 서로 끌어당기는 경향이 있다는 사실을 이용한 것이다. 또한 균열은 특정 각도 범위 내에서 회전하는 경향이 있으며, 어떤 단계에서는 표면 골재에 더 이상 균열이 발생하지 않는 크기가 된다. 이것들은 종종 토양의 특성이고 따라서 현장에서 측정되어 모델에 사용될 수 있다. 그러나 균열이 시작되는 지점을 예측할 수 없었고 균열 패턴의 형성에 있어서 무작위적이긴 하지만 여러 면에서 토양의 균열은 무작위가 아니라 약점 선에 따르는 경우가 많다.^[7]

아랄다이트-임프레이션 영상화

큰 코어 표본을 채취한다. 그리고 나서 이것은 아랄다이트와 형광 수지를 주입한다. 그런 다음 그라인딩 기구를 사용하여 코어를 절단하고 매우 점진적으로(회당 약 1 mm), 매 간격마다 코어 샘플의 표면을 디지털로 이미징한다. 그리고 나서 그 이미지들은 분석될 수 있는 컴퓨터에 로드된다. 그런 다음 토양 내의 균열에서 깊이, 연속성, 표면적 및 기타 여러 가지 측정을 수행할 수 있다.

전기저항 영상화

공기의 무한 저항성을 이용하여 토양 내의 공기 공간을 매핑할 수 있다. 특별히 설계된 저항도 미터는 미터 토양과의 접촉을 개선했고 따라서 판독 면적이 개선되었다.^[8] 이 기술은 다양한 균열 특성에 대해 분석할 수 있는 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다.

참고 항목

참조

^ Brewer, Roy (1964). Fabric and mineral analysis of soils. Huntington, N.Y.: R.E. Krieger (published 1980). ISBN 978-0882753140.
^ Chesworth, Ward (2008). Encyclopedia of soil science. Dordrecht, Netherlands: Springer. p. 694. ISBN 978-1402039942. Retrieved 2 July 2016.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Soil Science Glossary Terms Committee (2008). Glossary of Soil Science Terms 2008. Madison, WI: Soil Science Society of America. ISBN 978-0-89118-851-3.
^ ^a ^b ^c ^d ^e Brewer, Roy (1964). "[table excerpt]" (PDF). Fabric and mineral analysis of soils. New York: John Wiley & Sons. Retrieved July 28, 2020.
^ ^a ^b Malcolm E. Sumner (31 August 1999). Handbook of Soil Science. CRC Press. p. A-232. ISBN 978-0-8493-3136-7.
^ Ringrose-Voase, A.J.; Sanidad, W.B. (1996). "A method for measuring the development of surface cracks in soils: application to crack development after lowland rice". Geoderma. 71 (3–4): 245–261. Bibcode:1996Geode..71..245R. doi:10.1016/0016-7061(96)00008-0.
^ Horgan, G.W.; Young, I.M. (2000). "An empirical stochastic model for the geometry of two-dimensional crack growth in soil". Geoderma. 96 (4): 263–276. CiteSeerX 10.1.1.34.6589. doi:10.1016/S0016-7061(00)00015-X.
^ Samouëlian, A; Cousin, I; Richard, G; Tabbagh, A; Bruand, A. (2003). "Electrical resistivity imaging for detecting soil cracking at the centimetric scale". Soil Science Society of America Journal. 67 (5): 1319–1326. Bibcode:2003SSASJ..67.1319S. doi:10.2136/sssaj2003.1319. Archived from the original on 2010-06-15.

추가 읽기

Foth, H.D.; (1990) 토양 과학의 기초. (Wiley: New York)
하프스테드, M.I.; (2001) 토양 과학은 단순화되었다. (아이오와 주립대 언론: 에임즈)
힐렐, D.; (2004) 환경 토양 물리학에 대한 소개. (시드니 : 엘스비에/학술신문사 : 암스테르담 ;)
쿤케, H.; (1995) 토양 과학은 단순화되었다. (워블랜드 프레스: 일리노이 주, 프로스펙트 하이츠)
Leeper GW (1993) 토양 과학 : 소개 (멜본 대학 출판부: Carlton, Victoria)

[1] Brewer, Roy (1964). Fabric and mineral analysis of soils. Huntington, N.Y.: R.E. Krieger (published 1980). ISBN 978-0882753140.

[2] Chesworth, Ward (2008). Encyclopedia of soil science. Dordrecht, Netherlands: Springer. p. 694. ISBN 978-1402039942. Retrieved 2 July 2016.

[pore-3] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Soil Science Glossary Terms Committee (2008). Glossary of Soil Science Terms 2008. Madison, WI: Soil Science Society of America. ISBN 978-0-89118-851-3.

[pore_size-4] Brewer, Roy (1964). "[table excerpt]" (PDF). Fabric and mineral analysis of soils. New York: John Wiley & Sons. Retrieved July 28, 2020.

[Sumner1999-5] Malcolm E. Sumner (31 August 1999). Handbook of Soil Science. CRC Press. p. A-232. ISBN 978-0-8493-3136-7.

[6] Ringrose-Voase, A.J.; Sanidad, W.B. (1996). "A method for measuring the development of surface cracks in soils: application to crack development after lowland rice". Geoderma. 71 (3–4): 245–261. Bibcode:1996Geode..71..245R. doi:10.1016/0016-7061(96)00008-0.

[7] Horgan, G.W.; Young, I.M. (2000). "An empirical stochastic model for the geometry of two-dimensional crack growth in soil". Geoderma. 96 (4): 263–276. CiteSeerX 10.1.1.34.6589. doi:10.1016/S0016-7061(00)00015-X.

[8] Samouëlian, A; Cousin, I; Richard, G; Tabbagh, A; Bruand, A. (2003). "Electrical resistivity imaging for detecting soil cracking at the centimetric scale". Soil Science Society of America Journal. 67 (5): 1319–1326. Bibcode:2003SSASJ..67.1319S. doi:10.2136/sssaj2003.1319. Archived from the original on 2010-06-15.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

Search