TOPRAK SUYUNUN HAREKETİ

1- Doymuş Akış:
Doymuş toprakta gözeneklerin tamamı olmasa bile büyük çoğunluğu su ile doludur. Bu durum taban suyu bölge sinde ve bazen ağır yağmurlardan ve sulamalardan sonra meydana gelebilir. Doymuş akışla da su yerçekiminin etkisiyle dikey olarak aşağıya veya eğiminin olduğu tarafa doğru olur ve tek yönlü bir akıştır. Bu hareket ancak tarla kapasitesine ulaşıncaya kadar devam eder. Tarla kapasitesinden sonra doymuş akış durur.
2- Doymamış Akış :
Toprak genellikle doymuş halde bulunmaz. Ama bu durumda da toprak içerisinde bulunan su da bir akış yani hareket söz konusudur. Toprak bitki su ilişkileri genellikle doymamış toprak şartlarında oluşmaktadır.
Biz bu ayrımı yaparken sanki bu akışların birbirinden bağımsızmış gibi bir durumun ortaya çıktığını farkediyoruz. Oysa toprakta suyun hareketi girifttir. Yani aynı anda hem doymuş akış hem de doymamış akış meydana gelebilir. Bir toprak katmanında dikey aşağıya doğru doymuş akış gerçekleşirken suya ihtiyaç olan yan bölgelerde veya komşu katmanlarda kapillar hareket neticesinde doymamış akışlar meydana gelebilir ki genellikle öyle olur. Bu anlamda toprak yüzeyinden itibaren suyun hareketini inceleyelim.
3- İnfiltrasyon :
Yağmur ve sulama sularının toprak yüzeyinden, toprak içine girişi infiltrasyon" , suyun toprak içinde aşağılara doğru hareketine "perkolasyon" olarak adlandırılır.
Toprak yüzeyinde bulunan suyun toprağa girişi ve profil boyunca aşağılara doğru hareketi iki kuvvetin etkisinde olmaktadır. Bu kuvvetler yer çekimi ve kapillar kuvvetlerdir. Suyun yüzeyden derinlere doğru hareketi sırasında büyük gözenekler yerçekiminin etkisiyle küçük gözenekler ise kapillarite yoluyla dolarlar. Toprakta suyun hareketli danelerin küçüklüğü oranında yavaşlar. Bu nedenle ince tekstürlü toprakların su tutma kapasiteleri çok yüksek olduğu halde iletim kapasiteleri oldukça düşüktür. Çok fazla killi topraklarda su hareketi pratik olarak yok kabul edilir. Bu gibi topraklarda granülasyon, organik madde ilavesi veya diğer yollarla sağlanmadıkça drenaj yavaş ve etkisiz olur. Kaba bünyeli toprakların ise gözeneklerinin geniş olmasından dolayı geçirgenlikleri yüksektir.
Bu arada kapillar hareketi görelim ve infiltrasyona devam edelim.
Çapları çok küçük olan borulara kapillar boru denir. Sıvıların borular içerisinde yükselmesi veya alçalması ve bulunduğu seviyede dengede tutulmasına kapillarite denir.
Kapillarite sıvıların yüzey gerilimi ile sıvı-katı ayrım düzeyinde ortaya çıkar. Temas açısında çekim kuvveti (adhezyon) ortaya çıkar ve bu kuvvet sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden (kohezyon) daha fazla ise sıvı katı yüzey tarafından çekilir ve sıvı boruda yükselir.


Kısaca toprakta küçük çaplı gözeneklerin fazla oluşu kapillar yükselmenin fazla olacağına işarettir. Toprak tekstürünü göz önüne aldığımızda tekstür inceldikçe gözeneklerin çapı da incelir. Böylece ince bünyeli topraklarda suyun kapillarite ile yükselmesi kaba bünyeli topraklardan daha fazla olur.
Toprakta suyun hareketinin girift olduğunu daha önce belirtmiştik. Araziye hangi tür sulama metodunu uygularsak uygulayalım doymuş akış ve doymamış akışı beraber görebiliriz. Yüzey altı sulamalarında sulama elemanlarının bulunduğu bölge nispeten doygun olduğu için bu bölgede aşağıya doğru doymuş akış, yukarıya ve yanlara doğru doymamış akış meydana gelir.
Yüzey altı sulamaları dışında bütün sulama yöntemlerinde su doğrudan doğruya toprak yüzeyine verilir ve oradan infiltrasyon yoluyla toprağa girerek bitkilerin daha sonraki kullanım için bitki kök bölgesinde ve hemen aşağısında depolanır. Suyun toprağa giriş hızı sulama sistemlerinin planlanmasında önemli rol oynayan faktördür.
infiltrasyon doygun olmayan topraklarda meydana gelen bir olaydır. Toprak yüzeyi su uygulamasıyla doygunluğa yaklaştıkça infiltrasyon hızı da azalarak hidrolik iletkenliğe yaklaşır. İnfiltrasyonun tanımlanmasında iki terimden söz edilir. Bunlardan birincisi infiltrasyon hızı, ikincisi de toplam infiltrasyondur.
Birim zamanda toprağa giren su miktarına o toprağın infiltrasyon hızı denir. Bir toprağın belirli şartlar altında ve belli süre içerisinde suyu absorbe edebileceği en yüksek hıza infiltrasyon kapasitesi denir. İnfiltrasyon hızı suyun toprağa veriliş hızına bağlı olarak bazı nisbi değerler alır ve infiltrasyon kapasitesine kadar ulaşabilir. Eğer suyun uygulanış hızı infiltrasyon kapasitesinden yüksek ise yüzeyde su göllenmeleri ve arkasından akış meydana gelir.
Belirli bir süre içerisinde toprağa infiltre olan toplam su derinliğine toplam infiltrasyon veya kümülatif infiltrasyon denir toplam infiltrasyon su derinliği olarak uzunluk birimiyle ifade edilir.
Toprak yüzeyinde bulunan suyun toprağa girişi ve toprak içerisinde aşağılara doğru hareketi sırasında profil bakımından nem dağılımı bakımından dört ayrı bölge ayırt etmek mümkündür.
1- Toprak yüzeyinin yakınında toprağın doygun halde bulunduğu satürasyon veya geçiş bölgesi,
2- Nem içeriğinin nispeten üniform olduğu taşıma bölgesi,
3- Islaklık sınırı ile taşıma bölgesini birleştiren ve ıslaklık sınırına yaklaştıkça nem içeriği azalan ıslanma
bölgesi,
4- Islak toprakla kuru toprağı kesin bir şekilde ayıran ıslaklık sınırı.
Su uygulamasına son verildikten sonra toprak nem hareketi devam eder. 3-4 gün sonra ıslanma bölgesi nem içeriği bakımından hemen hemen üniform bir değer olan tarla kapasitesine yaklaşırken aşağıdaki kuru topraktan kesin bir ıslaklık sınırı ile ayrılır.

İnfiltrasyonu Etkileyen Faktörler:

İnfiltrasyon sürekli ve çabucak değişen pek çok faktörün etkisinde meydana gelen oldukça karmaşık bir olaydır, infiltrasyonu etkileyen en önemli faktörler toprağın strüktürü, tekstürü, porozite, nem içeriği sıcaklık derecesi, kollidal ve organik madde, hapsedilmiş hava ve sıcaklık dağılımı gibi fiziksel özellikleri ile diğer kimyasal (tuzluluk, alkalilik) özellikleri ve biyolojik özellikleridir. Ayrıca toprak yüzeyinin meyil derecesi, topoğrafik yapısı bitki örtüsü toprak işleme durumu, toprağın kültüre alınma tarzı, su uygulama süresi ve yağış şiddeti de infiltrasyon üzerine etkilidir.
Toprak kum şilt gibi farklı parçacıklardan oluşan, farklı büyüklüğe sahip daneciklerin meydana getirdiği bir materyaldir. Kum miktarı arttıkça infiltrasyon hızı artar. Buna karşılık kilin fazla miktarda bulunması infiltrasyon hızının azalmasına sebep olur.
Toprağın porozitesi yani boşluk hacmi strüktür ile ilgilidir. Kabartılmış, havalandırılmış ve granüler bir yapı kazanılmış toprakların poroziteleri artar ve böylece infiltrasyon hızı artar.
Islak topraklarda porların (gözenek) bir kısmı su ile dolu olduğundan bu tip topraklarda infiltrasyon hızı nemli ve kuru topraklara göre daha düşüktür.
Sıcaklığı fazla olan topraklar soğuk olan topraklara göre daha yüksek infiltrasyon hızına sahiptir.
Toprak içerisinde organik maddenin artması infiltrasyon hızının artmasına, kolloidal materyalin artması ise infiltrasyon hızının azalmasına sebep olur.
Taban suyu seviyesinin toprak yüzeyine yakın olması yukarıya doğru kapillar su hareketine neden olacağı için infiltrasyon hızını azaltır. Suyun profil içindeki hareketine kollidlerin şişmesi ve toprak danelerinin arasında tutunmuş hava da menfi yönde etki eder. Toprak yüzeyi bitki ve bitki artıkları ile örtülü olduğu zaman infiltrasyon hızı artar, yüzey akışı azalır. Bitki örtüsünün bulunmadığı topraklara sulama veya yağışlar yoluyla su verildiği zaman üst toprak gevşek ise başlangıçta infiltrasyon hızı yüksektir fakat kısa bir süre sonra toprak yüzeyinde ince materyalin parçalanarak çatlakların ve yarıkların tıkanmasıyla infiltrasyon hızı düşmeye başlar. Buraya kadar anlatılan faktörlerin infiltrasyon üzerine etkileri nispidir. Bu faktörler bulunsun veya bulunmasın ve şartlar ne olursa olsun bütün topraklarda (çok nemli topraklar hariç) infiltrasyon hızı zamanın bir fonksiyonudur. Su toprakla ilk defa temasa geldiğinde infiltrasyon hızı yüksektir. Temas süresi uzadıkça infiltrasyon hızı giderek azalmaya başlar. Bu azalma hız sabit bir seviyeye düşünceye kadar devam eder. infiltrasyon hızının sabitleşmesi için gereken süre toprak çeşidine bağlı olarak geniş sınırlar arasında değişiklik gösterebilir.