Топырақтағы және грунттағы ылғал формалары

Табиғ аттағ ы су айналымы. Жердегі жалпы су кө лемі ө те кө п – 2, 46 млн км³, Оның 58%-ы жерү сті сулары, ал 42%-ы – жерасты сулары (Алпатьев, 1969). Барлық судың 2%-ы ғ ана тұ щы су.

Судың кө п бө лігі мұ хиттарда, ондағ ы сулар буланып, бұ лтқ а айналып, жел айдауымен материктерге келіп, жауын немесе қ ар ретінде жауады. Су қ ұ рлық тан жылғ а, ө зен жә не жерасты сулары ретінде ағ ып келіп, мұ хиттарғ а қ айта қ ұ йылады.

Топырақ пен грунттағ ы ылғ алдың ә ртү рлі формалары бар екенін ғ ылыми жә не тә жірибе жү зінде алғ аш рет А. Ф. Лебедев (1930) дә лелдеген (2.4-сурет). Кейіннен топырақ тағ ы ылғ ал формалары туралы ілім А. А. Роде (1955), С. И. Долгов жә не басқ алардың (1948) жұ мыстарында дамыды.

2.4-сурет. Топырақ тың ылғ алдылық формасы. (А. Ф. Лебедев бойынша) ылғ алдылық пен жабылғ ан бө лшектер. 1 – гигроскопиялық; 2 – максималды гигроскопиялық; 3, 4 – қ абыршақ ты; 5 – гравитациялық

Қ азіргі кезде ылғ алдың физикалық, химиялық жағ дайларына жә не оны ұ стап тұ ратын кү штерге байланысты бірнеше формаларын атап айтуғ а болады.

Химиялық байланысты ылғ ал. Екіншілікті балшық ты минералдар қ ұ рамына кіретін немесе металдардың гидроокистерін тү зетін ион формалы су конституциялық ылғ ал деп аталады. Ол 150­300°-қ а дейін қ ыздырылғ анда алынады. Егер минералдың структурасына – кристалл торғ а кіретін болса, онда ол кристалдық ылғ ал деп аталады, себебі ылғ ал кристалдану кезінде минералмен ұ сталады. Ол 105­108°-қ а дейін қ ыздырғ анда алынуы мү мкін. Химиялық байланысты ылғ ал иондық жә не молекулалық кү штермен ұ сталады жә не оны ө сімдіктер пайдалана алмайды.

Бу формасындағ ы ылғ ал. Ол топырақ бө лшектері арасындағ ы топырақ ауасында орналасқ ан. Ә детте, топырақ ауасы толығ ымен су буына қ анық қ ан. Бу кү йіндегі ылғ ал топырақ тың жылы қ абатынан салқ ын қ абатына жылжиды, сол кезде ол конденсацияланады. Бу тә різді ылғ ал конденсатының тү зілуі топырақ бетінің сууы кезінде, мысалы, тү нде, қ ұ м жә не қ ұ мдауыт топырақ тарда жү реді. Кү ндіз ол қ айта бу тә різді кү йіне ө теді. Сол конденсация ү дерісі келесі қ ыста су қ атуы кезінде де жү реді. Жаз кездерінде бу тә різді ылғ ал топырақ тың терең қ абаттарына жылжи алады. Конденсацияланғ аннан кейін оның кей бө лігі ө сімдіктер пайдалануына қ олайлы бола алады. Ө сімдіктер тіршілігіне ылғ алдың бұ л формасының аса маң ызы жоқ.

Гигроскопиялық ылғ ал. Гигроскопиялық ылғ ал – ұ сақ бө лінген бө лшектердің ауадағ ы ылғ ал молекулаларын сің іру қ абілеті. Осының арқ асында қ атты бө лшектер ылғ алдың жұ қ а қ абық шасымен кө мкеріледі. Ылғ алдың бұ л формасын 20-50 мың атмосфералық молекулалық кү ш ұ стап тұ рады. Гигроскопиялық ылғ алдың ерекше қ асиеттері бар. Оның меншікті салмағ ы 1, 7-ге жуық, қ атпайды жә не тұ здарды ерітпейді. Сің ірілетін ылғ алдың мө лшері заттың табиғ атына, температурасына жә не топырақ ауасындағ ы су буының мө лшеріне байланысты. Ұ сақ бө лшектенген заттарғ а ауадан сің ірілетін ылғ алдың максималды мө лшері, ауа ылғ алының 94%-ын ұ стайтын 10%-дық кү кірт қ ышқ ылы ерітіндісіндегі эксикаторда анық талады. Осылай анық талғ ан ылғ алдың кө лемін максималды гигроскопиялық ылғ ал деп атайды. Гигроскопиялық ылғ алды ө сімдіктер пайдалана алмайды.

Ылғ алдың қ абыршақ ты (ү лбірлік) формасы. Ол – табиғ атта ең кең таралғ ан су формасының бірі. Ылғ алдың топырақ қ а немесе грунтқ а тү скен кезінде оның бірінші бө лігі бө лшек айналасындағ ы су ү лбірінің қ алың дығ ын ү лкейтуге кетеді жә не ү лкен молекулалық кү штермен ұ сталып тұ рады, сондық тан олар ө сімдіктерге келмейді. Қ олайсыз ылғ алдың жалпы мө лшері топырақ тың максималды гигроскопиялылығ ының 1, 5-не жуығ ына тең. Ылғ алдың бұ л бө ліктері судың қ алың ү лбірлерінен жұ қ а ү лбірлеріне қ арай жылжуғ а қ абілетті. Жылжу ө те баяу жү реді, ылғ ал ө сімдіктер пайдалана алатын кү йде болса да, оның топырақ тағ ы қ оры ө те аз. Топырақ тар мен грунттар ү лбірлік ылғ алғ а қ анық қ аннан кейін судың бұ л бө ліктері молекулалық кү штермен ұ сталына алмайды жә не сондық тан тү тікшелі (капиллярлы) формағ а ауысады да, капиллярлар аралығ ында орналасады.

Ылғ алдың тү тікшелік (капиллярлық) формасы. Борпылдақ тау жыныстары мен топырақ тарды тү зетін бө лшектер арасында кө птеген бос аралық тар – кеуектер бар. 0, 1-ден 0, 003 мм-ге дейінгі кеуектер аралық тарда жиі тармақ талғ ан капиллярлар жү йесін тү зеді. Бө лшектердің мө лшері қ аншалық ты кіші болса, капиллярлар соншалық ты жің ішке болады. Капиллярлар ылғ алды кө теруге жә не ұ стап тұ руғ а қ абілетті. Капилляр қ аншалық ты жің ішке болса, онда ылғ ал соншалық ты баяу жә не биігірек кө теріледі. Егер капиллярларды жоғ арыдан ылғ алмен толтырса, онда оның артығ ы жойылып, ішіндегісі ұ сталып тұ ра береді (2.5-сурет).

2.5-сурет. 1 – топырақ тү йіршігі, 2 – гравитациялық су, 3 – гигроскопиялық су, 4 – буы бар топырақ ауасы, 5 – ү лбірлі су, 6 – ашық, капиллярлық су зонасы, 7 – капиллярлық су, 8 – жабық капиллярлық су зонасы, 9 – грунттық сулар дең гейі, 10 – грунттық сулар

Егер су жерасты суы дең гейінен жоғ арығ а қ арай кө терілетін болса, капиллярлы – тірелген ылғ ал деп, егер жауын-шашыннан кейін ылғ ал топырақ тың беткі қ абаттарында ұ сталып тұ ратын болса, капиллярлы – ұ сталғ ан ылғ ал деп аталады. Қ ұ мдауыт шө гінділерде капиллярлар ө те ірі жә не ондағ ы бө лшектер аралығ ын су толық толтырмайды. Мұ ндағ ы қ ұ м бө лшектерінің арасына жинақ талып, оны толтыратын суды тү йіскен су деп атайды. Структурасы саздақ топырақ тарда капиллярлар суы кесекшелердің тү йіскен аралық тарында болады. Балшық ты, лайлы тұ нбалы топырақ тарда капиллярлар ө те жің ішке, су олар арқ ылы ө те алмайды, ө йткені капиллярлар қ абырғ аларында гигроскопиялық ылғ ал орналасқ ан.