11.1 Splošno

Tla so porozna, sestavljen iz delcev zemljine, vode in zraka. Velikost in obliko por oblikuje predvsem tekstura oziroma zrnavost tal in struktura. V materialu, sestavljenem iz enakih kroglic, lahko oblikujemo različne oblike por in poroznosti (slika 11.1; Kovačič, 1966). Oblikovanje por je posledica geoloških in hidroloških procesov v površinskih slojih, pa tudi pedoloških procesov, vključno z vplivom rastlin, živali in nenazadnje človeka.

Slika 11.1. Poroznost tal.

Slika 11.2. Različne oblike poroznosti tal (Chow, 1964).

Na velikost in obliko por vpliva pri naravnih materialih tudi oblika zrn, zbitost tal in njihove lastnosti. Pomembna je tudi sposobnost oblikovanja intergranularnih por v zemljinah (slika 11.1). Različno oblikovane poroznosti so podane na sliki 11.2, kjer so:

1. pore med relativno neprepustnimi zrni,
2. pore med relativno neprepustnimi zrni različne velikosti,
3. intergranularna poroznost (manjša zrna oblikujejo večje agregate),
4. poroznost zmanjšanja zaradi inkrustacije,
5. poroznost v zakraselih kameninah,
6. razpokline v skalnatem masivu.

Za posamezne procese v tleh je izredno pomembna specifična površina tal, skupna površina delcev tal v 1 cm³ materiala. Pri tem so še posebno pomembni koloidni delci s premerom, manjšim od 0.002 mm. Če je material sestavljen iz kockice s stranico 1 cm, je specifična površina enaka 6 cm², če je material sestavljen iz kocke s stranico 1 mm, je površina 60 cm² in pri stranici 1 mikron je specifična površina materiala 60000 cm². Vsoto tako majhnih delcev, manjših od 0.1 mm, lahko določimo le z metodami sedimentacije.

Reprezentativni elementarni volumen (REV) je najmanjši volumen, ki ima enake lastnosti prostora vključno z vplivi anizotropije in heterogenosti. Ugotavljanje REV je glavna težava analize procesov v okolju in je povezan tudi z merilom. Vprašanje je, v kolikšni meri lahko pojave, analizirane v laboratoriju, upoštevamo pri napovedovanju podobnih pojavov v naravnih pogojih in kaj pomenijo podatki, ugotovljeni na nekaj kubičnih centimetrov velikih laboratorijskih vzorcih za nekaj kubičnih kilometrov velik vodonosnik oziroma kako lahko upoštevamo zakonitosti gibanja vode v kuhinjskem koritu pri analizi gibanja oceanskih tokov.

Lastnost r je funkcija velikosti, oblike ali orientacije volumna V(x). REV je velikost volumna V_o, za katerega velja razmerje, da je:

      enačba 11.1

Statistično je to lahko tudi radij vpliva pri prostorsko opredeljeni statistiki.

Pri analizi poroznosti tal ima REV specifično obliko (slika 11.3)

Slika 11.3. REV poroznosti tal (prirejeno po Bear, 1979).

Podpovršinska voda (podtalna voda) = talna voda + podtalnica.

Poroznost n se določi kot delež por v vzorcu tal:

,   enačba 11.2

kjer je V – volumen vzorca in V_v – volumen por (slika 11.4).

Slika 11.4. Tri-fazni diagrami vzorcev z različno stopnjo zasičenosti

(prirejeno po Kresic, 1997).

Količnik por e neporušenega vzorca je:

,  enačba 11.3

kjer je V_v volumen por in V_s volumen trdne snovi neporušenega vzorca tal.

Utežni koeficient vlažnosti zemljine w je:

,   enačba 11.4

kjer je W_w masa vode in W_s masa suhega vzorca (trdne snovi) tal.

Stopnja zasičenosti zemljine v vzorcu

 enačba 11.5

kjer je V_w volumen vode, V_v pa volumen por in vode.

Efektivna poroznost

  ,    enačba 11.6

kjer je V_GV = V_{q = 0.33} volumen gravitacijske vode. Gravitacijska voda  je količina vode, ki se izcedi iz popolnoma nasičenega vzorca pri 0.33 odstotnem vakuumu.

V tleh najdemo vodo v vseh treh agregatnih stanjih: kot vodno paro, led ali kot kapljevino, poleg tega pa še kot kemično vezano ali konstitucijsko vodo. Po A. F. Lebedevu (Kovačič, 1966) je mogoče razlikovati naslednje oblike vode v tleh:

1. konstitucijska voda (kemično vezana),
2. led,
3. vodna para,
4. higroskopska voda,
5. filmska voda ali vodna kožica,
6. kapilarna voda,
7. pronicujoča ali gravitacijska voda  in
8. podtalnica.

Kemično vezana ali konstitucijska voda se nahaja v spojinah, kot so CaSO₄*2H₂O ali Na₂CO₃*10 H₂O in druge, ter je rastline ne morejo izkoriščati.

Led ima pomembno vlogo pri nastajanju strukture tal.

Gravitacijska voda je količina vode, ki odteče iz nasičenih tal v naravi v treh do petih dneh, v laboratoriju pa jo določamo na vzorcih tal tako, da nasičene vzorce tal izpostavimo podtlaku 0.33 bara v povprečju oz. 0.1–0.5 bara odvisno od vrste tal (lahka tla, težka tla).

Vodo v oblikah od c) do g) označujemo tudi kot talno vodo in se po svoji dinamiki bistveno razlikuje od podtalnice. Treba je poudariti, da med oblikami od d) do h) ni točno določljivih mej, ampak prehaja ena oblika bolj ali manj zvezno v drugo.