نفاذية التربة

نفاذية التربة (بالإنجليزية: Soil Permeability) هي مؤشر على قدرة التربة على نقل المياه عبر طبقاتها، أو خزينها فيها، ويعتمد ذلك على حجم المسامات الموجودة فيها، وكيفية ارتباطها ببعضها البعض، تُعدّ النفاذية خاصية ديناميكية للتربة تتأثر بوجود الكائنات في التربة، واستخدام الأراضي، ورطوبة التربة، ويُمكن أن تكون النفاذية دليلًا على تدهور التربة، وقد تؤدي إلى حدوث الفيضانات، أو تزيد من معدلات التعرية للتربة، ويتمّ قياسها بوحدة (م/ يوم) أو (سم/ ساعة) أو (مم/ ساعة).[١]


العوامل التي تؤثر في نفاذية التربة

تعتمد نفاذية التربة على عدة عوامل، وهي:[٢]

  • حجم جزيئات التربة: تختلف النفاذية حسب حجم جزيئات التربة، فإذا كانت التربة خشنة الحبيبات، تكون النفاذية أعلى، وإذا كانت حبيبات دقيقة، فإنّ النفاذية تكون قليلة.
  • المساحة السطحية المحددة لجزيئات التربة: تؤثر مساحة السطح المحددة لجزيئات التربة في النفاذية، فكلما زادت مساحة السطح المحددة، تكون النفاذية أعلى.
  • شكل جسيمات التربة: تمتلك الجزيئات المستديرة نفاذية أكثر من الشكل الزاوي؛ وذلك لأنّ مساحة سطح الجزيئات الزاويّة أكبر مقارنة مع المستديرة منها.
  • نسبة الفراغ: تزداد النفاذية مع نسبة الفراغ، لكنها لا تنطبق على جميع أنواع التربة، فمثلًا يحتوي الطين على نسبة فراغ عالية من أيّ أنواع أخرى من التربة، ولكن نفاذية الطين منخفضة جدًا، ويرجع ذلك إلى أن مسار التدفق عبر الفراغات في حالة الطين صغير للغاية، بحيث لا يُمكن للمياه أن تسمح بمرور الماء بسهولة من خلالها.
  • بنية التربة: إذا كانت التربة تحتوي على بنية في حالة تدفق دائم، فإن الجزيئات تسير باتجاه عشوائي، وتكون النفاذية أكثر في هذه الحالة، أمّا إذا كانت التربة تحتوي على بنية مبعثرة، فإنّ الجزيئات تسير في اتجاه معاكس لبعضها البعض، وبالتالي تكون النفاذية منخفضة للغاية، كما تختلف نفاذية رواسب التربة الطبقية أيضًا وفقًا لاتجاه التدفق، فإذا كان التدفق متوازيًا، تكون النفاذية أكبر، وإذا كان عموديًا تكون النفاذية أقل.
  • درجة التشبع: تُعدّ التربة المشبعة بالكامل أكثر نفاذية من التربة المشبعة جزئيًا؛ لأنّ التربة المشبعة جزئيًا تحتوي على فراغات هوائية، وبالتالي تقلل هذه الفراغات من النفاذية.
  • خصائص المياه: تؤثر الخصائص المختلفة للماء أو السوائل مثل وحدة الوزن واللزوجة على النفاذية، ومع ذلك فإنّ وزن وحدة الماء لن يؤثر كثيرًا لأنّه لا يتغير كثيرًا مع درجة الحرارة، ولكن عندما تنخفض اللزوجة مع زيادة درجة الحرارة تزداد النفاذية.
  • درجة حرارة: ترتبط النفاذية مباشرة بدرجة الحرارة بشكل طردي، فكلما زادت درجة الحرارة، زادت النفاذية، وهذا هو السبب في أنّ النفاذية في مواسم الصيف تكون أعلى منها في الشتاء.
  • الماء الممتص: هو طبقة الماء المتكونة حول جزيئات التربة خاصة في حالة التربة ذات الحبيبات الدقيقة، وهذا يقلل من حجم الفراغ بحوالي 10%، وبالتالي تقل النفاذية.
  • المواد العضوية: يقلل وجود المواد العضوية من النفاذية؛ بسبب انسداد الفراغات بالمادة العضوية.


أهمية تحديد نفاذية التربة

بما أنّ النفاذية تشير إلى حركة الهواء والماء عبر التربة، فهذا أمر مهم لأنه يؤثر في إمدادات هواء منطقة الجذر، والرطوبة، والعناصر الغذائية المتاحة لامتصاص النبات، إذ يتخلل الماء والهواء بسرعة إذا كانت التربة ذات حبيبات خشنة، ولا تقيد حركة الماء أو الهواء فتصل العناصر الغذائية للنبات بشكل أفضل مما هي عليه في التربة ذات النفاذية البطيئة والقليلة وهي التربة التي تكون حبيباتها دقيقة وناعمة.[٣]


وهناك أهمية كبيرة لتكوين التربة الواقعة تحت موقع التخلص من النفايات حتى لا يحدث تلوث للأرض، فكلما زادت النفاذية زادت مخاطر تلوث الأرض، إذ تتكون التربة من خليط من المعادن غير المجمعة وشظايا الصخور (الحصى والرمل والطمي والطين) المتكونة من عمليات التجوية الطبيعية، فلا بد من اختيار المكونات ذات النفاذية القليلة وهي الطمي والطين التي لها مسامية قليلة بعكس الرمل والحصى ذات المسامية العالية.[٤]


تُعدّ نفاذية التربة من أهم الصفات التي يجب مراعاتها لمن يرغب ببناء برك أسماك لتربيتها، إذ إنّ جودة التربة ومناسبتها لهذه البرك تضمن نجاح هذا المشروع، فالتربة التي تحتبس الماء بشكل جيد هي أفضل تربة لبناء بركة عليها، وتكوين سدود من نفس التربة غير المنفذة، فكلما زادت نفاذية التربة، زاد التسرب، وتُعد بعض الأتربة قابلة للاختراق وتتسرب بشكل كبير لدرجة أنّه لا يُمكن بناء بركة دون تقنيات بناء خاصة، وتتكون التربة بشكل عام من طبقات وغالبًا ما تختلف جودة التربة بشكل كبير من طبقة إلى أخرى؛ لذا قبل إنشاء البركة، من المهم تحديد الوضع النسبي للطبقات المنفذة وغير المنفذة، كما يجب التخطيط لتصميم البركة؛ لتجنب وجود طبقة منفذة في القاع لمنع فقدان الماء المفرط في باطن الأرض عن طريق التسرب.[٥]


قياس نفاذية التربة

يتمّ قياس نفاذية التربة في الحقل باستخدام أحد الاختبارات الآتية:


التقييم البصري لمعدل نفاذية التربة

يُمكن تقييم نفاذية التربة من خلال الدراسة المرئية لخصائص التربة المعينة، التي أظهر علماء التربة أنّها على صلة وثيقة بدرجة النفاذية، وتُعدّ بنية التربة العامل الأكثر أهمية في تقييم النفاذية من حيث: نوعها، ودرجتها، وخصائص تجميعها، كما يُعدّ نسيج التربة ولونها من الخصائص التربة التي تساعد على تقدير النفاذية عند النظر إليها جنبًا إلى جنب مع البنية.[٥]


اختبار ميداني بسيط لتقدير نفاذية التربة

وتتمّ هذه الطريقة عبر النقاط الآتية:[٥]

  • يتمّ حفر حفرة يكون عمقها مساويًا لارتفاع الخصر للشخص عن الأرض، ثمّ يتمّ ملؤها بالماء في الصباح الباكر.
  • عند المساء سيكون بعض الماء قد غرق في التربة، عندها يتمّ ملأ الحفرة بالماء من الأعلى مرة أخرى، وتغطيتها بألواح أو أغصان مورقة.
  • إذا كان معظم الماء ما يزال في الحفرة في صباح اليوم التالي، فإنّ نفاذية التربة مناسبة لبناء بركة مثلًا.
  • يُمكن تكرار هذا الاختبار في عدة مواقع أخرى عدة مرات حسب الضرورة، وفقًا لجودة التربة.


اختبار ميداني أكثر دقة لقياس معدلات النفاذية

يتمّ عمل اختبار ميداني أكثر دقة لقياس معدلات النفاذية، من خلال:[٥]

  • فحص التصاميم التي تمّ رسمها عند دراسة ملفات التربة المطلوبة، وبذلك يُمكن اختيار التربة الأقل نفاذية حسب بنيتها ونسيجها.
  • بعد تحديد المكان الأقل نفاذية على الرسومات، يتمّ حفر حفرة قطرها حوالي 30 سم حتى تصل إلى الأفق العلوي الأقل نفاذية.
  • يتمّ وضع طين مبلل على جوانب الحفرة أو تبطينها بغطاء بلاستيكي إذا كان متاحًا، لجعلها مقاومة للماء.
  • يتمّ صب الماء في الحفرة حتى مستوى أعلى من 10 سم، في البداية سوف تتسرب المياه بسرعة كبيرة، وستستمر بإعادة ملئها لأنها تنفذ للداخل. عندما تمتلئ مسامات التربة بالمياه، سوف يتباطأ التسرب، فتصبح جاهزة لقياس نفاذية أفق التربة في قاع الحفرة.


قياس نفاذية التربة في المختبر

  • الطرقة الأولى: اختبار الرأس الثابت، ويتمّ ذلك من خلال اتباع ما يأتي:[٦]
  • يتمّ قياس القطر الداخلي لجهاز قياس النفاذية، والطول بين مخارج مقياس الضغط والعمق.
  • بالنسبة للتربة المعينة، يتمّ تحديد محتوى الماء وتسجيله.
  • يتمّ تسجيل وزن التربة المجففة بالهواء والمُستخدَمة في تحضير عينة التربة.
  • يتمّ تسجيل الارتفاع النهائي للعينة بعد الضغط على النابض، ثمّ يتمّ حساب وزن الوحدة الجافة ونسبة الفراغ بحسب قوانين معينة.
  • يتمّ قياس درجة حرارة الماء وتسجيلها.
  • أثناء الاختبار، يتمّ أخذ ملاحظات من قراءات مقياس الضغط (الأولي والنهائي)، وكمية التدفق التي تمّ جمعها في وعاء مخبري، والوقت التي تتم فيه هذه العمليات، ويتمّ حساب الرأس بطرح فرق الضغط المسجل بين الضغط الأولي والنهائي، ويتمّ حساب التدرج وتسجيله.


  • الطريقة الثانية: اختبار سقوط الرأس، وذلك باتباع الآتي:[٦]
  • يتمّ قياس وتسجيل أبعاد العينة وطول قطر الأرض.
  • يتمّ تسجيل المنطقة "أ" من أنبوب الوقوف، وقياس درجة حرارة الماء وتسجيلها.
  • أثناء الاختبار، يتمّ تسجيل الملاحظات للوقت الأولي، والوقت النهائي، والرأس الأولي، والرأس النهائي في الأنبوب الحامل.
  • يتمّ حساب وتسجيل النفاذية من خلال قانون خاص بها.
  • في نهاية الاختبار، يتمّ قياس وتسجيل وزن عينة التربة الرطبة بالوزن.
  • تُجفف العينة في الفرن لمدة 24 ساعة، ويتم قياس وتسجيل الوزن الجاف، ثمّ حساب محتوى الماء، ونسبة الفراغ، ودرجة التشبع باستخدام الثقل النوعي للعينة، ومحتوى الماء.

المراجع

  1. ↑ "SOIL PERMEABILITY", EUROPEAN SOIL DATA CENTRE (ESDAC), Retrieved 20/6/2021. Edited.
  2. ↑ "Factors Affecting Permeability of Soils", The constructor building ideas, Retrieved 5/7/2021. Edited.
  3. ↑ "Soil and Water Relationships", Noble Research Institue, 31/8/2001, Retrieved 20/6/2021. Edited.
  4. ↑ Jerry A. Nathanson (26/7/2017), "Land Pollution", Britannica, Retrieved 20/6/2021. Edited.
  5. ^ أ ب ت ث "SOIL PERMEABILITY", Food and agriculture organization (FAO), Retrieved 20/6/2021. Edited.
  6. ^ أ ب "PERMEABILITY TEST", Indian Railway Institue of Civil Engineering (PUNE), Retrieved 5/7/2021. Edited.