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정영상,우덕기,임형식,Jung, Yeong-Sang,Woo, Deog-Ki,Lim, Hyung-Sik 한국토양비료학회 1990 한국토양비료학회지 Vol.23 No.1
토양수분함량(土壤水分含量)이 다른 조건(條件)에서 물이 이동(移動)할 때 동반(同伴)되는 용질(溶質)의 이동특성(移動特性)을 결정(決定)하는 지연계수(遲延係數)와 수리동적(水理動的) 분산계수(分散係數)를 수학적(數學的)으로 해석(解析)하고 일차원수평계(一次元水平系)의 사양토(砂壤土)에서 실험적(實驗的)으로 측정(測定)하였다. 용적밀도(容積密度)를 $1,350{\pm}50kg/m^3$인 사양토(砂壤土) 토양(土壤)에 수평(水平)으로 침투(浸透)되는 0.05% $CaSO_4$ 용액(溶液)의 수분전진(水分前進)을 Boltzman transform으로 나타내고 이를 표준(標準)으로 하였을 때 0.5% KCl, $CaCl_2$ 및 $KH_2PO_4$ 용액(溶液)의 용질전진(溶質前進)을 비농도(比濃度)로 표시(表示)하여 비교(比較)하였다. 용질농도(溶質濃度)의 분포(分布)와 수분분포(水分分布)로 부터 Laryea법(法)에 의하여 수리동적(水理動的) 분산계수(分散係數)를 계산(計算)하였다. 토양(土壤)-용액계(溶液系)에서 비반응성(比反應性) 용질(溶質)인 $Cl^-$의 전진(前進)은 물의 전진(前進)보다 늦었으며, 음(陰)ion 배제효과(排除效果)는 무시(無視)되었고 지연(遲延)은 초기수분함량(初期水分含量) ${\theta}_n$의 함수(函數)로 ${\theta}/({\theta}-{\theta}_n)$로 해석(解析)되었다. 토양입자(土壤粒子)에 의하여 흡착(吸着)이 일어나는 $K^+$, $Ca^{{+}{+}}$, $H_2PO^-_4$의 전진(前進)은 초기수분함량(初期水分含量)과 지연계수(遲延係數) R의 함수(函數)로 $\frac{1}{1+R}{\cdot}\frac{{\theta}}{{\theta}-{\theta}_n}$으로 해석(解析)되며 R치(値)는 $Cl^-$를 1.0으로 보았을 때 $K^+$는 0.64, 0.80 및 2.6이었다. Langmuir 등온흡착식(等溫吸着式)을 이용(利用)한 지연계수(遲延係數) 계산(計算)은 다소의 차이(差異)가 있었으나 적용가능성(適用可能性)이 있었다. 수분분포곡선(水分分布曲線)으로부터 산출(算出)된 물의 확산계수(擴散係數) $D({\theta})$는 초기수분함량(初期水分含量)에 관계(關係)없이 토양수분함량(土壤水分含量)과 단일지수함수관계(單一指數函數關係)로 표시(表示)되었다. $$log\;D({\theta})=13.448{\theta}-9.288$$ $Cl^-$의 수리동적분포계수(水理動的分布係數)는 수분함량(水分含量) 0.36 이상(以上)에서는 물의 확산계수(擴散係數)와 비슷하였고 그 이하(以下)에서는 급격히(急激)히 감소(減少)하여 수분함량(水分含量) 0.2부근에서 자기확산계수(自己擴散係數)와 비슷한 값을 보였다. $K^+$, $Ca^{{+}{+}}$ 및 $H_2PO^-_4$의 수리동적분산계수(水理動的分散係數)는 수분함량(水分含量) 0.38에서 각각(各各) $5.5{\times}10^{-6}$, $2.4{\times}10^{-6}$ 및 $7.1{\times}10^{-7}m^2/sec$의 값을 보였고 0.36% 이하(以下)의 수분함량(水分含量)에서 급격(急激)히 감소(減少)하였으며 감소(減少) 경향(傾向)은 $H_2PO^-_4$가 가장 심(甚)하였다. Retardation and hydrodynamic dispersion coefficient necessary for model of water and solute movement in a soil were determined for horizontal soil column with different initial soil water conditions. The soil columns were compacted with sandy loam soil. The bulk density was $1,350+50kg/m^3$, and initial water contents were 0.05, 0.08 and 0.14. Advancement of 0.05% $CaSO_4$ solution was used as the standard and advancements of 0.5% KCl, $CaCl_2$ and $KH_2PO_4$ were compared. Retardation of non-reactive $Cl^-$ was related with the initial soil water content, ${\theta}n$, as ${\theta}/({\theta}-{\theta}n)$, and anion exclusion was ignored. Retardations of active $K^+$, $Ca^{{+}{+}}$ and $H_2PO_4{^-}$ were related as 1/(R+1) $^*{\theta}/({\theta}-{\theta}n)$, in which R was retardation coefficient. Measured R was 0.64 for $K^+$, 0.80 for $Ca^{{+}{+}}$ and 2.6 for $H_2PO_4{^-}$, respectively. Calculated R using Langmuir adsorption isotherm showed fair degree of applicability. Soil water diffusivity, $D({\theta}),m^2/sec$, calculated for different initial water content showed unique function as $$log(D({\theta}))=13.448{\theta}-9.288$$ Hydrodynamic dispersion coefficient of $Cl^-$ above soil water content 0.36 was similar to soil water diffusivity and decreased to near self diffusion coefficient at soil water content near 0.2. Those of $K^+$, $Ca^{{+}{+}}$ $H_2PO_4{^-}$ at soil water content of 0.38 were $5.5{\times}10^{-6}$, $2.4{\times}10^{-6}$ and $7.1{\times}10^{-7}m^2/sec$ and decreased rapidly with decreasing soil water content lower than 0.36.
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