התווך הבלתי רווי

התווך הבלתי רווי (באנגלית: Unsaturated Zone או Vadose Zone) הוא אזור בתת-הקרקע שנמצא בין פני הקרקע למי התהום. העובי של התווך הבלתי רווי יכול להשתנות בין עשרות ומאות מטרים באזורים צחיחים, או כלל לא להיות קיים כאשר מי התהום מגיעים לפני השטח, למשל כאשר הם מכוסים בביצות או באגמים. תנועת המים בתווך הבלתי רווי היא על פי רוב אנכית כלפי מטה ואילו כשהמים מגיעים למי התהום התנועה שלהם היא בעיקר בכיוון האופקי.

תת הקרקע היא סביבה נקבובית המכילה מטריצה מוצקה של חלקיקי קרקע ונקבובים בחללים שביניהם. תווך בלתי רווי יכול להתפתח בשכבות קרקע או בשכבות סלע. אחת הדרכים לסיווג תת-הקרקע היא לפי אחוז המילוי של הנקבובים במים – האזור בו הנקבובים מלאים במים מכונה האזור הרווי והוא האזור בו נמצאים מי התהום. האזור בו הנקבובים מכילים גם מים וגם אוויר הוא התווך הבלתי רווי. החלק היחסי של נפח הנקבובים המכיל מים מוגדר כדרגת הרוויה.

באזור התווך הבלתי רווי, עומד הלחץ של המים מוגדר כבעל ערך שלילי והוא מכונה על פי רוב העומד המטריצי (באנגלית matric head). עומד זה נובע בין היתר מהכוחות הקפילריים המתפתחים בין המים, האוויר והמוצק. אחת הדרכים להפריד בין התווך הרווי לתווך הבלתי רווי היא שבתווך הרווי עומד הלחץ חיובי. ככל שגודל הנקבובים קטן יותר, הכוחות הקפילריים המתפתחים חזקים יותר, ולכן יכולה להיווצר מעל אקוויפרים פריאטים שכבה רוויה במים, אשר עומד הלחץ בה שלילי. שכבה זו מכונה האזור הקפילרי וממוקמת בין התווך הבלתי רווי ומי התהום ועובייה משתנה בהתאם לגודל הנקבובים.

התווך הבלתי רווי אמנם לא מכיל כמות גדולה של מים, אך להבנה של התהליכים המתרחשים בו יש חשיבות גדולה בתחומים רבים, ביניהם השקיה, הזנת הצומח, גידולים חקלאיים והסעת מזהמים בקרקע. אירועי זיהום שמתרחשים על-פני הקרקע צריכים לעבור בתווך הבלתי רווי לפני הגעתם למי התהום. קצב ההתקדמות של מים ומומסים מפני הקרקע ועד למי התהום תלוי תלות חזקה בדרגת הרוויה של התווך הבלתי רווי. למשל, באקוויפר החוף של ישראל, קצב החידור יכול להשתנות בתלות בדרגת הרוויה בין שעות ספורות לעשרות שנים. המים והנוטריינטים שנאגרים בתווך הבלתי רווי קריטיים בחשיבותם לביוספירה. תחומי המחקר שעוסקים בתווך הבלתי רווי מכונים פיזיקה של הקרקע ומכניקת קרקע. ניתן להתייחס לתווך הבלתי רווי ולעיסוק בו כחוליה המקשרת בין תחום ההידרולוגיה העילית ותחום ההידרולוגיה של מי תהום. תנועת מים בתווך הבלתי רווי מתוארת במודלים מתמטיים על ידי חוק דרסי ומשוואת ריצ'רדס. מאמרים שמתפרסמים בעיתון המדעי Vadose Zone Journal מוקדשים כולם לתהליכים המתרחשים בתווך הבלתי רווי.

קישורים חיצוניים

• science/vadose-water התווך הבלתי רווי, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

• הדמיה של תנועת מים במערכת אקוויפר מורכבת