Toprak hidrolik özellikleri ve toprak suyu yüzey gerilimi ilişkileri
Soil hydraulic properties and water surface tension relations
Yazar: AYŞE ERTAŞ
Danışman: PROF. DR. SABİT ERŞAHİN
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Gözenekli ortamda bir sıvının akışı ve tutulması, sıvının ve ortamın özellikleri tarafından kontrol edilir. Bu açıdan, toprak suyunun tutulması ve hızını kontrol eden başlıca özellikler; hareket halindeki suyun yüzey gerilimi ve toprağın por geometrisidir. Gözenekli ortamdaki kılcal kuvvetlerin büyüklüğü, kılcalın eşdeğer çapı ile ters orantılı olarak artmaktadır. Benzer şekilde, suyun yüzey gerilimindeki küçük bir değişimin toprakta suyun hareketi ve tutulmasını etkilemesi beklenir. Bu çalışma, bu varsayımı test etmek için yapılmıştır. Bu amaçla, toprak özellikleri bakımından homojen bir deneme sahası seçilmiş ve tam tesadüf parselleri deneme desenine göre dağıtılan parsellerde yüzey gerilimi değiştirilmiş şebeke suyu ile toprak hidrolik özellikleri ölçülmüştür. Yüzey gerilimi; 71,7, 64, 53,5 ve 42 dyn cm-2 e ayarlanmış çeşme suyu tansiyon infiltrometresinde kullanılarak, her bir parselde üç tekerrürlü infiltrasyon ölçümleri yapılmış ve toprak hidrolik özelliklerinden sorptivite(S), doygun hidrolik iletkenlik (Ks), infiltrasyon hızı (Q) ve makroskopik kapillar uzunluk (?c) değişkenleri hesaplanmıştır. Veriler varyans analizi (ANOVA) ile değerlendirilmiş ve fark çıkması halinde ortalamalar, LSD tekniği ile gruplandırılmıştır. Yüzey gerilimdeki değişim S ve ?c i önemli şekilde azaltırken, Ks ve infiltrasyon hızına herhangi bir etki yapmamıştır. Sonuçlar, yüzey aktif maddelerin, küçük konsantrasyonlarda bile toprak suyu sorptivitesini etkileyebildiğini göstermiştir. Ölçümlerde, tansiyon infiltrometresinin; en ufak bir hava akımından dahi etkilediği gözlenmiş olup, bu düzenekle yapılacak ölçümlerde bu hususun dikkate alınması önerilmiştir.

Abstract:
Flow and retention of a fluid in a porous medium is controlled by properties of the medium and fluid itself. In this respect, soil pore geometry and surface tension of soil water are the main determinants controlling the velocity and retention of soil water. The magnitude of capillary forces is a function of capillary?s size, and adhesive and cohesive properties of water interacting with the capillary. Similar to size of the capillary, a slight chance in surface tension of water should affect retention and flow properties of water in soils. This study was conducted to test this hypothesis. A research was designed in a completely randomized design and soil hydraulic variables were measured with a tension disc infiltrometer. Water with surface tension of 71,7, 64, 53,5, and 42 dyn cm-2 was the treatments of the three replicated field trial. The soil hydraulics of sorptivity, saturated hydraulic conductivity, Ks, infiltration rate, and macroscopic capillary length were measured using each of surface tension adjusted waters. The data were analyzed by multiple comparison technique (ANOVA) and the means were grouped by the technique of Least Square Deviation (LSD). Changing surface tension significantly decreased soil sorptivity and macroscopic capillary lengths while it has no significant effect on Ks and final infiltration rate. Even with small concentrations, surfactants may have a considerable effect on water sorptiviy and generation of surface runoff in heavy rains or snow melts. The research should be conducted in a more controlled environment since the measurements are very sensitive to wind, radiation, rain of ambient environment of measuring device, and to change in initial soil water content by drying.