Vochtgradiënt

Vochtgradiënt, in het Nederlands vaak vertaald als vochtigheidsgraad, verwijst naar de ruimtelijke verandering van vochtinhoud (θ) of van de watervoet (matric potential, ψ) in een poreus medium zoals bodem of ander porieachtig materiaal. Het beschrijft hoe snel de vochttoestand verandert over een afstand en vormt de drijvende kracht achter watertransport in het medium.

In de fysica van vochtverplaatsing wordt het transport mainly bepaald door gradients in potentiaal. In bodems wordt de waterstroom vaak beschreven met Darcy’s wet voor ongesatureerde systemen: q = -K(ψ) ∇ψ, waarbij q de waterflux is, K(ψ) de ongesatureerde doorlatendheid en ∇ψ de gradiënt van het matric potentiaal. Ook kan een gradient in vochtgehalte (∇θ) diffussief bijdragen aan verplaatsing, met een diffusiecoefficiënt die afhangt van de vochttoestand. Samen bepalen deze gradiënten de bodemwaterbalans, infiltratie, drainage en wortelwateropname.

Vochtgradiënten ontstaan door verschillende processen: neerslag die de bovenste laag verzadigt, verdamping aan het oppervlak, capillair opstijgen, irrigatie en wortelopname die aan de onderkant of in de gang van de wortelzones gradiënten creëert. Ze kunnen zowel verticaal als horizontaal optreden en variëren met tijd en omstandigheden.

Metingen van vochtgradiënten gebeuren via verschillende instrumenten: tensiometers meten het matric potentiaal; time-domain reflectometry (TDR) of capacitieve sensoren meten het vochtgehalte θ; soms worden neutronenmeters of gretige sensors gebruikt in onderzoek. In praktijk worden gradiënten gebruikt in hydrologie, landbouw irrigatieplannen, bodemkunde en geotechnisch ontwerp om waterstromen, verdamping en wortelwaterbeschikbaarheid te begrijpen en te modelleren.