Zona nesaturata

Zona nesaturată

Zona superficială a scoarţei conţine un sistem trifazic, alcătuit din faza solidă a solului, lichide şi gaze. Faza solidă constă din particule minerale şi materie organică, în principal rezultată din descompunerea organismelor vegetale şi animale. Faza lichidă este alcătuită din apă cu diferite substanţe dizolvate. Faza gazoasă conţine vapori de apă şi gaze. Datorită proceselor biotice şi chimice, gazele din sol se găsesc în proporţii diferite faţă de cele din atmosferă. Porţiunea din apropierea suprafeţei care conţine cele trei faze se numeşte zonă nesaturată, zonă vadoasă, sau zonă de aeraţie.

Porozitatea şi conţinutul de apă din sol

Capilaritatea

Moleculele de apă aflate la nivelul suprafeţei freatice sunt atrase în sus datorită forţelor de tensiune la interfaţa apă-aer şi atracţiei moleculare dintre fazele lichidă şi solidă. Acest fenomen se numeşte capilaritate. În funcţie de granulaţia agregatului, franja capilară poate urca de la câţiva mm (în pietrişuri), până la 7-10 m (în silturi fine, loess, argile).

Zona capilară din sol poate fi imaginată ca o sumă de tuburi capilare, care funcţionează împreună. Aceste tuburi au porţiuni mai înguste sau mai largi. Înălţimea capilară depinde de porţiunea cea mai largă a tubului, unde forţele de atracţie dintre scheletul mineral şi apă sunt cel mai puţin eficiente.

Tensiunea în pori

Dacă se măsoară presiunea apei din pori deasupra nivelului freatic, se constată că este mai mică decât presiunea atmosferică. Această presiune, negativă în comparaţie cu presiunea atmosferică, se numeşte tensiune (ψ). Presiunea aerului din sol este egală cu presiunea atmosferică. Tensiunea poate fi măsurată în teren cu ajutorul tensiometrului. Acesta constă dintr-un tub umplut cu apă, închis la partea superioară şi având un recipient din ceramică poroasă la partea inferioară. Când tensiometrul este introdus în sol, apa din el vine în contact cu umiditatea solului, prin intermediul învelişului de ceramică poroasă. Forţa de sucţiune poate fi măsurată cu ajutorul unui manometru cu mercur sau al unui traductor de presiune.

Atunci când cantitatea de apă prezentă în sol este mare, forţa gravitaţională care se exercită asupra acesteia este mai mare decât tensiunea, iar mişcarea apei este descendentă. Apa coboară prin porii mai largi, până când atinge partea superioară a franjei capilare. Din acest moment, prin intermediul capilarelor, este alimentată pânza freatică. Pe măsură ce umiditatea din sol scade, în urma evaporaţiei şi a alimentării pânzei freatice, se realizează un echilibru între gravitaţie şi tensiune. Atunci când cele două sunt egale, mişcarea descendentă a apei încetează, iar valoarea respectivă a umidităţii se numeşte capacitate de câmp pentru apă. Evapotranspiraţia va îndepărta în continuare apă din sol, iar umiditatea scade sub capacitatea de câmp.

Fig. 1. Schiţa de principiu a tensiometrului.

Ploile puternice şi scurte de vară, în general nu reuşesc să alimenteze acviferele. O mare parte din apă se scurge la suprafaţă, iar alta este reţinută în pătura superficială de sol, de unde este evapotranspirată. Doar ploile mai îndelungate generează cantităţi de apă suficient de mari pentru a depăşi capacitatea de câmp şi a alimenta acviferele. În timpul iernii, când evapotranspiraţia se reduce puternic, umiditatea solului sporeşte, iar mişcarea descendentă a apei devine mult mai bine reprezentată.

Dacă umiditatea solului se reduce prea mult, apa este legată prea puternic de particulele de sol, iar plantele nu mai pot să o absoarbă, intrând într-o stare de ofilire, datorată lipsei de apă. În această situaţie, nivelul umidităţii solului este descris ca punct de ofilire. Dacă umiditatea solului se reface după un interval de timp relativ scurt, datorită precipitaţiilor sau irigaţiilor, plantele revin la starea normală. Dacă perioada de deficit de umiditate se prelungeşte, plantele mor.

Fig. 2. Evoluţia umidităţii în sol (Fetter, 1994)

Studiu geo