[토양학] 토양수분 (토양수분의 이동)

토양수분의 이동

강수 + 관개 = 침투 + 유거
침투 = 토양저장 + 증산 + 증발 + 내부유출 + 투수

1. 토양 내에서의 수분이동

포화수분이동 : 토양공극이 완전히 물로 포화시
불포화수분이동 : 대공극은 공기로 차고, 소공극만 물을 유지하거나 투수
증기이동 : 비교적 건조한 토양에서 증기압 차이가 있을때.

1) 포화상태에서의 물의 흐름

포화상태에서의 물의 이동은 주로 아래쪽으로의 수직이동이 일어남
물의 이동에 영향을 끼치는 퍼텐셜은 주로 중력퍼텐셜과 압력퍼텐셜이다

<Darcy's law (다르시의 법칙)>
1856년에 프랑스의 배관기술자인 Darcy가 실험을 통하여 유량(Q)은 토주위 단면적과 토주의 수두차에 비례, 토주의 길이(L)에 반비례한다는 것을 발견.

2) 포화수리전도도 (=> 물빠짐의 정도를 말한다)

토양의 투수성과 배수성의 척도
토성과 용적밀도 등의 토양특성에 따라 달라짐
점토함량이 많으면 낮고, 모래함량이 많으면 높음

<토양특성과 수리전도도의 관계>
- 토양공극 포화도 : 토양이 불포화상태이면 공극에 있는 기포가 물에 흐름을 방해, 수리전도도가 포화상태 일때보다 작아짐 (포화도가 커질수록, 수리전도도 커짐)
- 토양공극의 크기 : 공극을 통해 이동하는 물의 양은 (공극반지름) 4제곱에 비례
- 토양구조와 공극의 배열상태 : 구조의 발달정도에 따라 K 가 달라짐 (판상 < 입상)

3) 불포화상태에서의 물의 흐름

포화상태에 비하여 물의 이동이 느리나, 식물수분공급에 중요
수분함량 많은 곳에서 적은곳으로 지속적으로 이동 (상하좌우 이동가능)
중력, 매트릭 퍼텐셜이 중요하게 작용 (중력퍼텐셜 < 매트릭퍼텐셜)

4) 불포화수리전도도

매트릭퍼텐셜과 수분함량에 따라 달라짐
(수분함량이 많을수록 수리전도도가 커지고, 수분함량이 적을수록 작아짐)

5) 수증기에 의한 물의 이동

일종의 확산현상으로 수증기압의 차이에 의하여 발생
Fick's law (픽의 확산법칙): 확산량은 거리에 따른 농도차에 의하여 좌우된다.

2. 침투

단위시간당 단위면적을 통과하여 침투하는 수분의 량을 "침투율", 침투율은 시간이 지남에 따라 감소
토양이 습윤해짐에 따라 침투력이 급격히 감소, 강수가 지속됨에따라 침투율이 일정한 값에 도달.

<침투율에 영향을 끼치는 요인>

1. 토성과 구조 - 자갈, 모래 많은 토양이 높다.
2. 식생 - 지표면을 덮고 있는 식생의 특성에 따라 강수량이 지표면에 도달하는 양이 다르다.
3. 표면봉합과 덮개 - 빗방울이 토양표면에 도달하면 토양입단의 파괴가 시작됨. 분산된 토양입자들이 공극을 막는것을 "표면봉합" ==> 표면봉합은 침투율을 감소시키는 반면, 유거와 침식을 증가
4. 토양의 소수성과 동결 - 유기물을 많이 포함하고 있는 토양에서는 토양입자들의 물에 대한 친화력이 낮아 토양 내로 물이 쉽게 침투하지 못함. (토양이 건조할때 잘 나타남), 토양이 동결되었을때 지표면에 도달한 수분은 토양공극 내에서 결빙되므로 더이상 수분의 이동통로로 작용하지 못함.